ANÁLISE DE LIVROS DIDÁTICOS DE FÍSICA QUANTO A SUAS ABORDAGENS PARA O CONTEÚDO DE FÍSICA NUCLEAR

## ANÁLISE DE LIVROS DIDÁTICOS DE FÍSICA QUANTO A SUAS ABORDAGENS PARA O O C CONTEÚDO DE FÍSICA NUCLEAR

Alcindo Mariano de Souza 1 , Auta Stella de Medeiros Germano 2

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UFRN/CCET/PPGECNM , alcindoms@hotmail.com 2 UFRN/SEDIS/CCET/PPGENM , autastella@uol.com.br

## Resumo

É amplamente reconhecida a importância do livro didático no contexto das escolas e a necessidade de materiais que contribuam para uma formação mais completa dos alunos, como almejado pela comunidade de Ensino da Física. Por formação mais completa referimimo -n -nos aqui à promoção do desenvolvimento do senso crítico, ao estímulo ao prazer em aprender, a uma maior consciência sobre questões sociais, uma melhor compreensão da construção histórica da Física, e a outras s dimensões s que possam ajudar na formação de seres humanos mais envolvidos e ativos na construção da nossa sociedade. O presente trabalho apresenta uma análise do tratamento dado à Física Nuclear em livros didáticos de Física do Ensino Médio, desenvolvida com a finalidade de subsidiar a produção de ma teterial de apoio ligado ao tema, e que se vincule a algumas ênfases educacionais que fundamentam a dissertação de mestrado de um dos autores. Tais ênfases, utilizadas para orientar as dimensões de análise dos livros, dizem respeito: à preparação dos alunos para compreenderem e influenciarem decisões sociais vinculadas à relação entre Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS), aos quatro pilares da educação propostos no relatório Delors, e ao favorecimento da compreensão da Física como produção cultural, e humana . Os livros de Física aqui analisados foram identificados a partir de consultas informais a professores de escolas particulares da cidade do Natal-RN - alguns também professores em escolas da rede pública -, constituindo-o-se nos quatro livros mais utilizados por esses professores em em suas s respectivas escolas. A análise considerou tanto a estruturação dos textos em seus conteúdos, como as atividades sugeridas nos livros. O estudo nos mostra que, no que concerne à temática da Física Nuclear, a contextualização s social ou cultural dos conteúdos ainda está surpreendentemente ausente dos materiais didáticos analisados.

Palavras -c -chave: ensino de Física Nuclear, contextualização, livro didático.

## Introdução

- O atual contexto social nos direciona a um desafio primordial , que é um ensino de Física onde os conteúdos devam estar vinculados a questões sociais , políticas, éticas, à à construção de valores e à capacidade de contínuo aprendizado por parte dos alunos ( (CAVALCANTE, 1999) .

Pensando o neste desafio temos concentrado o esforços na elaboração de uma proposta para o o ensino da Física Nuclear no Ensino Médio, contextualizada por questões de relevância em nossa sociedade, e articulando, ao mesmo tempo, três tópicos conceituais : física das partículas , radiações e energia nuclear. No nosso entendimento tal contextualização, na atualidade, deve perpassar a discussão sobre a suposta necessidade de aumento da oferta de Energia Nuclear em nosso país ; as atuais aplicações da Medicina Nuclear; r; os riscos de uso bélico para a energia nuclear r pelas sociedades ; bem como as pesquisas contemporâneas envolvendo a Física das P Partículas .

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http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xviii/

26 a 30 de Janeiro de 2009

No presente trabalho apresentamos uma análise do tratamento dado à Física Nuclear em livros didáticos de Física do Ensino Médio identificados como os quatro livros mais utilizados por professores de escolas da rede particular de ensino de Natal -RN (com os alunos ou para consultas em seus planos) . Esta análise tem como finalidade subsidiar a produção de materiais de apoio ao desenvolvimento da nossa proposta de e ensino, objeto da dissertação de mestrado de um dos autores.

## Quesitos

Para direcionar nossa análise e dos materiais didáticos, utilizamos, como referêrência, ênfases educacionais às quais estamos vinculando nossa a proposta de ensino em elaboração , e que visam, primordialmente:

- -- a preparação dos alunos para compreenderem e influenciarem decisões sociais vinculadas à relação entre Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) , participando da necessária análise crítica dos benefícios e malefícios das ciências e tecnologias para as sociedades (A(ACEVEDO, 2004; AIKENHEAD, 2008; BAZZO, 1998; SANTOS E MORTIMER, 2001; CRUZ e ZYLBERSZTAJN, 2000);
- -- o estímulo às aprendizagens do aprender, do fazer, do conviver e do ser, propostos como os quatro pilares básicos da educação no " relatório Delors" (DELORS, 1999);
- -o favorecimento à aproximação da Física como um exercício cultural de leitura e significação do mundo ( (BRASIL, 1998; 2002; 2006; ZANETIC, 1989) .

Levando em consideração essas ênfases educacionais, e ainda observando outras propostas de critérios para o exame de materiais didáticos envolvendo o ensino das Ciências (ZORZI, 2006; FERREIRA e SALLES, 2004), estabelecemos os itens de observação, apresentados nos Quadros 01 e 02 .

Quadro 01: Itens utilizados c como referência para a as análises dos livros didáticos em sua apresentação do conteúdo .

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Quadro 02: Itens utilizados c como referência para a as análises dos livros didáticos em suas propostas de atividades.

## Análise das obras

Ao apresentarmos nossa análise para cada material didático, a seguir, relatamos inicialmente a forma como os conteúdos estão estruturados no texto, e , em seguida, sistematizamos a presença ou não dos itens selecionados para observarmos o material .

LIVRO 1 - - CURSO DE FÍSICA, VOLUME 3 . AUTORES: Antônio Máximo e Beatriz Alvarenga; Editotora: Scipione, 6ª Ed.; 2006.

- A obra tem estruturação centrada nos conceitos, nem sempre possui contextualização; quando esta ocorre , relaciona -se com a história ou com aplicações tecnológicas. Há seções destacadas do texto principal, duas delas são: "física no cotidiano" e "tópico especial". Na Na primeira temos textos curtos sobre a relação dos conceitos com situações do dia a dia, a segunda traz textos mais longos , como um complemento aos conteúdos com situações de contextos históricos, ou de aplicações tecnológicas ou ainda aspectos culturais.

Na seção " Tópico Especial " (p . 215) mostra o funcionamento do acelerador de partículas e comenta um pouco da história do c cíclotron, destacando a importância dos aceleradores para o avanço da Física Nuclear. r. Dentro desta ta mesma seção

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aparecem resumos biográficos de Ernest Lawrence (1901-1985) e de César Lattes (1924-2005). Em outro tópico traz um esquema de fornecimento de energia elétrica a partir de uma usina nuclear, porém de forma ilustrativa, somente (p . 280 e p. 301) ou quando indica a transmissão e distribuição da da energia elétrica a (p. 301). Há, na página 297, uma descrição sobre as radiações nucleares: as emissões alfa, beta e gama são descritas quanto à capacidade de penetração na matéria e nas explosões de bombas a atômicas.

O livro traz , no seu último capítulo, um programa com conteúdos de Física Moderna, com o título "Teoria da Relatividade e Teoria Quântica". Dentro deste capítulo , dividido em tópicos, o o livro trata de conteúdos como a Relatividade Restrita , Geral , Quântica e , no tópico 25.11 aborda a Física das P Partículas. O texto destaca a constituição do núcleo e as partículas atômicas com ênfase nos quarks, apresentando um histórico do desenvolvimento deste conhecimento num texto curto, com citações de datas e personalidades , descrevendo uma cronologia na descoberta das partículas nucleares. Aqui nãnão há referências a qualquer aspecto social, embora a dimensão o tecnológica se faça presente por meio dos aceleradores de partículas que são destacados pela engenharia e pelos recursos empregados. A influência da Física sobre as artes é um destaque muito interessante (p . 373) apresentando-s-se f fotos de telas influenciadas pelas idéias da física das partículas.

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LIVRO 2 - - FÍSICA , VOLUME 3 . AUTOR: Alberto Gaspar . Editora: Ática , 1ª Ed. ; 2003 .

- O material traz os dois últimos capítulos dedicados à física das partículas, são os capítulos 13 e 14: "Dos raios X aos quarks - - I" e "Dos raios X aos quarks - II", respectivamente. A estrutura do livro tem em seu texto principal pequenas seções destacadas com títulos variados: história, aprofundamento, nota, discussão, tecnologia. Essas seções, embora resumidas, são freqüentes e articuladas de forma coerente com o assunto do texto principal.

No capítulo 13, o livro deixa c lara a opção de contextualizar historicamente a física das partículas e das radiações, descrevendo os raios X, a descoberta da radioatividade, as radiações alfa, beta e gama, a radiação térmica e o desenvolvimento dos modelos atômicos, dos modelos de Thomson ao de Bohr.

- A física nuclear está presente de forma mais clara no capítulo 14, iniciando com a descoberta do nêutron, ainda numa contextualizaçação histórica dos conceitos. Disserta sobre a constituição do núcleo e do átomo em 1932 e o pensamento, na época, de que se titinha encontrado as partículas fundamentais da natureza. Com a necessidade de conciliar r o modelo com os conceitos da Física, o autor continua seu contexto histórico chegando ao modelo atômico das equações de Schröedinger , e no desenvolvimento da Física Nuclear, titulando dois tópicos finais no capítulo: a energia nuclear e a física das partículas.
- A energia nuclear é apresentada através das reações de fissão e fusão nuclear, e pela diferença de massa atômica antes e depois das reações. Traz duas seções destacadas como aprofundamento. Na primeira descreve o processo da fusão em uma estrela e como sua energia é liberada; e na segunda, apresenta o processo de fissão do urânio - - 235, comentando sobre o uso da energia elétrica a partir de energia nuclear e os problemas com o lixo radioativo.
- O tópico sobre a física de partículas traz o descobrimento dos múons, dos mésésons p mencionando a participação do brasileiro César Lattes. O autor continua o texto chegando historicamente aos quarks e os hádrons . Descreve características dos quarks e ilustra a formação do átomo dimensionando os quarks, próton, nêutron e elétron. Encerra o texto principal comentando as quatro forças fundamentais e as partículas a elas associadas, e ainda os bósons que viabilizam estas interações. Na conclusão do capítulo, comenta a influência filosófica causada pelas descobertas presentes nos capítulos 12 e 13 e a capacidade do ser humano em transformar essas descobertas em tecnologia.

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LIVRO 3 - - OS FUNDAMENTOS DA FÍSICA , VOL . 3 . AUTORES: Ramalho - Nicolau e Toledo . Editora: Moderna, 8ª Ed. ; 2004

A estruturação do livro ocorre diretamente na apresentação dos conceitos, com pouca contextualização. Contém notas de rodapé com curiosidades e biografias muito resumidas de personalidades da Física. Apresenta uma seção intitulada história da física, que aparece esporadicamente contando a evolução de conceitos ou a participação de personalidade em determinados fatos. O O livro possui algumas tirinhas de quadrinhos, tentando acrescentar formas lúdicas ao texto .

A Física Nuclear r dá nome ao último capítulo (20) . O livro introduz o tema por meio da apresentação das forças fundamentais na natureza, conceituando-as sem contextualização e comentando como as forças nucleares atuam no átomo.

Ainda neste capítulo, destacam-s-se as partículas presentes no núcleo e tendo com maior ênfase os quarks; uma tabela com algumas características dos quarks está presente, e após isso esquematiza a formação do próton e do nêutron. Menciona a as emissões radioativas, apresentando datas e personalidades, mas sem estruturação de um contexto histórico; os ciclos destas emissõeses, a velocidade da

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atividade radioativa e a meia vida. O texto é estruturado para uma exposição dos conceitos e aplicação quantitativa dos mesmos, as equações são bem destacadas.

Na continuidade, apresenta-se a fissão nuclear, com alguma contextualização histórica; ; destaca a construção das bombas nucleares e dos reatores a fissão. O livro relaciona de forma coerente a fissão com a equação de relação massa-a-energia de Einstein e por fim esquematiza o funcionamento de uma usina nuclear com o auxílio de uma ilustração. Há menção à poluição nuclear, em um tópico resumido que comenta o problema com os resíduos das usinas nucleares, sem mencionar acidentes ou incidentes com usinas.

Ainda com relação à energia nuclear o livro comenta sobre a fusão nuclear que é contextualizada pelo tema da energia liberada pelas estrelas, particularmente o Sol. A seguir aparece a relação entre massa e energia de Einstein e por fim o ciclo de vida das estrelas fechando o conteúdo de fusão e também encerrando o capítulo.

LIVRO 4 -FÍSICA, VOL. 2 - - REDE SALESIANO DE ENSINO . Autores: Heliete Coelho Aragão, Pedro Henrique Arruda Aragão . EDITORA: CIB ; 1ª Ed. ; 2005 .

- O livro esestrutura os conceitos sempre de forma contextualizada, tanto com aspectos históricos como através de aplicações tecnológicas. Possui seções destacadas no texto principal com cores diferentes , nem sempre nomeadas.
- O capítulo 10 traz conteúdos sobre a física nuclear com o título "Natureza da Matéria", sendo introduzido com a formação da matéria a partir do átomo e

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ampliando esta composição também aos seres vivos. O contexto do início deste capítulo está voltado para a física da criação e comenta também o Big Bang. Ainda neste capítulo em um tópico seguinte, comenta sobre os modelos atômicos contextualizando este texto historicamente, menciona os atomistas gregos e segue descrevendo desde o modelo de Thonson até o modelo de Bohr. Após este relato dos modelos atômicos e a apresentação do "modelo quântico" para o átomo, destaca um texto contendo a descrição do processo de fissão do Urânio-2-235 e ilustrado com uma figura esquematizando a fissão, neste mesmo texto destacado comenta o projeto Manhatan e a fabricação da bomba de urânio. Ainda neste tópico comenta sobre outras partículas atômicas e como foram descobertas, descrevendo os cíclotrons também com fotos destes aparelhos.

Outro tópico do capítulo aborda o núcleo atômico, especificamente, comentando as quatro interações fundamentais da natureza. Traz ilustrações sobre o átomo com base nos quarks, porém utiliza na figura um modelo de átomo semelhante ao de Rutherford. Questiona se os quarks seriam as partículas elementares e comenta a teoria de unificação das forças como sendo o "Santo Graal" da física atual.

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- f. Há questões exploram temas de interesse geral .

## Conclusão

Os livros analisados trazem pouca contextualização social, de maneira geral limitando -s -se a abordar, r, de forma resumida, a existência das usinas nucleares para geração de energia elétrica. A possibilidade de discutir os benefícios e malefícios desta forma de energia não é viabilizada pelos subsídios contidos nos textos. OsOs livros 2 e 3 comentam a vantagem, em termos quantitativos, da energia gerada a partir da grama do Urânio comparado à do carvão, mas não deixa argumentos sobre o custo da usina, seu tempo de vida útil ou as conseqüências sociais, políticas e econômicas na implantação de uma usina. Os comentários a res peito do lixo nuclear são resumidos, embora saibamos ser este um tema de muita discussão, e que, mesmo havendo uma legislação, inclusive no Brasil, para lidar com este lixo, o problema está muito longe de ser resolvido.

A maioria dos livros não comenta sobre o projeto Manhattan, à exceção do livro da Rede Salesiana , e nenhum traz informações sobre acidentes nucleares ocorridos, como os de Goiânia ou Chernobyl. As relações sociais e culturais que envolveram as discussões sobre o estudo da Física Nuclear r não são mencionadas em nenhum dos materiais , as questões que motivaram o estudo mais aprofundado e acelerado da Física Nuclear, a "Guerra Fria" e mesmo as aplicações tecnológicas ligadas à medicina, surpreendentemente, são pouco mencionadas. Portanto, as relações sociais da ciência e da tecnologia ligadas à física nuclear estão praticamente ausentes em todos os textos.

Consideramos que um material didático que englobe todas estas questões e permita discuti-las seria muito extenso para o espaço destinado à Física Nuclear , porém estas mesmas questões poderiam ser levantadas e permitir que fossem discutidas usando metodologias ligadas à pesquisa e às atividades didáticas. Elaborar um material que possa atender a estas perspectivas é interessante. Unir a necessidade comercial, ainda de um ensino propedêutico , aos interesses dos educadores é que torna isso complicado.

## Livros AnAnalisados no Trabalho

ALVARENGA, B.; MÁXIMO, A. Curso de Física. Vol. 3, 3, 6ª Ed. São Paulo: Ed. Scipione , 2006.

ARAGÃO, H.C.; ARAGÃO, P.H.A. Física. Vol. 2 . Rede Salesiano de Ensino . 1ª Ed Ed. CIB , 2005.

GASPAR, A. Física Vol.3. 1ª Ed. São Paulo: Ed. Ática , 2003 .

RAMALHO, F. J.; FERRARO, N. G.; TOLEDO, P. A. T. Os Fundamentos da Física. Vol.3 , 8ª Ed . São Paulo: Ed. Moderna , 2 2004 .

## Referências

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