O LHC (Large Hadron Collider) e uso da abordagem Ciência, Tecnologia e Sociedade e História da Filosofia da Ciência, como proposta para o ensino de Física Moderna e Contemporânea no ensino médio

## O LHC (Large Hadron n Collider) r) e uso da abordagem Ciência, Tecnologia e Sociedade e História da Filosofia da Ciência, como proposta para o ensino de Física Moderna e Contemporânea no ensino médio

Wagner Franklin Balthazar a (wagnerbalthazar@terra.com.br) Alexandre Lopes de Oliveira b (alexandreo@cefeteq.br)

a CEFETQuímica de Nilópolis / RJ e Centro Universitário de Barra Mansa, a, Rio de Janeiro, RJ b CEFETQuímica de Nilópolis /RJ e FAETEC (ETER), Rio de Janeiro, RJ

## 1. Resumo

Atualmente no Brasil, muito se discute sobre a inserção de Física Moderna e Contemporânea (FMC) no ensino médio. Essa discussão tem mostrado excelentes resultados, já que alguns estados brasileiros estão tornando possível essa mudança no currículo de Física. Sabemos das dificuldades de uma mudança curricular no ensino de física, ainda mais diante do déficit de professores na área, das condições de proletarização da profissão docente, da falta de recursos pedagógicos, de formação continuada etc. No entanto, temos vivenciado uma necessidade enentre os professores: a de trabalhar de forma diferente do tradicional, de abordar novos temas e realizar novas práticas, de ter motivação nova para o trabalho. É nessa perspectiva, de desejo de mudança, que acreditamos num currículo de Física mais atual e motivador, que atenda professor, aluno e comunidade.

As s propostas História e Filosofia da Ciência (H(HFC) e Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) parecem atender bem a a proposta dos PCNEM +, conferindo ao aluno formação necessária para compreender e participar do mundo em que vivem, ou seja, um cidadão crítico capaz de atuar de forma a contribuir com a melhoria do mundo a sua volta.

Entendemos que a inserção temas atuais é essencial para motivação e construção do saber científico. o. Esse trabalho tem por objetivivo uma proposta de ensino contextualizada, de tal forma que a Física não seja um conjunto de temas desconexos e desprovidos de sentido, mas que seja entendida pelo aluno como ciência que faz parte de seu cotidiano. o. Nesse sentido propomos como tema geradodor o Large Hadron Collider (LHC), o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo, com o uso da abordagem CTS e HFC.

## 2. O Ensino de Física e a abordagem CTS e HFC

Na proposta dos Parâmetros Curriculares Nacionais para Ensino Médio (PCNEM+) [1] o ensino de Física ganha um novo sentido:

[...] voltado para a formação de um cidadão contemporâneo, atuante e solidário, com instrumentos para compreender, intervir e participar na realidade. Nesse sentido, mesmo os jovens que, após a conclusão do ensino médio , não venham a ter mais qualquer contato escolar com o conhecimento em Física, em outras instâncias profissionais ou universitárias, ainda terão adquirido a formação necessária para compreender e participar do mundo em que vivem (pág. 59).

Nesse contexto, não podemos deixar de discutir o currículo de Física e a necessidade de inserir Física Quântica e Relativística (Física Moderna e Contemporânea (F(FMC)) no ensino médio, já são vários os campos abertos pela Física do século XX, surgiram para explicar fenômenos que a Física Clássica não explica, abrindo novos horizontes de exploração científica, até então

inimagináveis [2]. A A inserção deste tema no currículo de Física é tão promissora que alguns estados brasileiros estão incluindo o tema em seu currículo .

Essa perspectiva de mudança ou de discussão em torno do currículo de Física a nos leva a uma série de indagações sobre nossos objetivos e se o que se produz atende aos nossos anseios por um curso de Física mais atual e motivador, se contribui realmente para a me lhoria do ensino. Mas, sabemos que esse é um processo natural, o próprio PCNEM + [1] quando se refere ao seu processo de implantação, menciona que o prococesso depende de um movimento contínuo de reflexão, investigação e atuação, necessariamente permeado de diálogo constante. Depende de um movimento permanente, com idas e vindas .

Sabemos das dificuldades para a atualização no currículo de Física, já que isso depende de uma série de mudanças, abrangendo a todos os fafatatores envolvidos nesse processo. Porém, entendemos que a atual discussão de currículo e o esforço na produção de materiais que almejam a inserção de FMC no ensino médio têm m papel fundamental para o futuro do ensino de Física no país.

Podemos aqui levantar três questões: o que realmente queremos ensinar nas aulas de Física no ensino médio? Que conhecimento em Física desejamos que nosso aluno alcance no decorrer do ensino médio? E, como esse conhecimento vai somar na sua formação e no entendimento do mundo em que ele vive? Sabemos que a resposta não é é fácil, mas para responder estas perguntas s veremos adiante duas propostas que vem ganhando espaço no ensino de ciências: a abordagem CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade) e HFC (História e Filosofia da Ciência).

Vejamos o que diz Mathews [3] 3] sobre essa s s propostas:

[...] paulatinamente, se reconhece que a história, a filosofia e a sociologia da ciência contribuem para uma compreensão maior, mais rica e mais abrangente das questões neles formuladas. Os tão difundidos programas de Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS), tanto nas escolas como nas universidades, representam uma abertura importantíssima para as contribuições histórico-filosóficas para o ensino de ciências (pág. 165-166).

Esses duas frentes de pesquisa em educação quando associadas parecem dar ao ensino uma dimensão mais humana, preenchendo lacunas que a educação formal não consegue preencher, permitindo uma visão mais crítica da ciência e da forma como ela se construiu, permitindo assim a aproximação de aluno e ciência.

O enfoque HFC, permite ao a aluno uma visão mais crítica da ciência. Castro [4] 4] acredita ser a informação histórica geradora de mecanismos desinibidores que propiciam o evidenciamento de lacunas exatamente por encaminhar o raciocínio de uma maneira mais próxima da forma de pensar do aluno, de seu agir cotidiano, levando em conta causas, motivos, coerências e incongruências em suas conclusões e nas dos outros. Pensamos aqui na abordagem HFC como estratégia didática facilitadora na compreensão de conceitos, modelos e teorias [5].

Já a ababordagem CTS tem lugar de destaque nas propostas atuais de ensino de Ciências, levando alunos a construírem o seu conhecimento mediante uma integração harmônica entre conteúdos específicos e os processos de produção desse mesmo conteúdo o [6] . Verificamos que a Educação Tecnológica , principalmente no ensino de ciências, , encncaminha -se para o enfoque CTS . Cabe ressaltar que o enfoque CTS que venha a ser inserido nos currículos é apenas um despertar inicial no aluno, com o intuito de que ele possa vir a assumir essa postura questionadora e crítica num futuro próximo [7]7].

As proposta s HFC e CTS parecem atender bem a a proposta dos PCNEM +, conferindo ao aluno formação necessária para compreender e participar do mundo em que vivem, ou seja, um cidadão crítico capaz de atuar de forma a contribuir com a melhoria do mundo a sua volta.

Encarar a ciência como um produto acabado confere ao conhecimento científico uma falsa simplicidade que se revela cada vez mais como uma barreira a qualquer construção, uma vez que contribui ui para a formação de uma atitude ingênua frente à ciência [4] . É nesse espírito que propomos nesse trabalho um tema gerador para contextualizar o ensino de física, num enfoque HFC e CTS.

## 3 . O LHC como tema central para o ensino de Física com o uso da abordagem CTS e HFC

Acreditamos que a partir do LHC podemos explorar inúmeros temas no ensino de FMC no ensino médio. Ostermann [8] 8] apresentam uma lista de temas, de maior concentração, na literatura sobre FMC, são: Relatividade, Armas Nucleares, Efeito Fotoelé trico, Laser, Emissão de Corpo Negro, Polaróides, Cristais Líquidos, Supercondutividade, Interações Fundamentais, Partículas Elementares, Caos, Radioatividade, Mecânica Quântica, Raios Cósmicos, Astrofísica. Alguns desses temas podem ser abordados estudando do o LHC.

Segundo o CERN [9] O LHC é uma das maiores obras de engenharia da história da humanidade , a maior máquina já construída no mundo. o. Ele consiste, principalmente, de um túnel em forma de anel de 27 km de supercondutores magnéticos, com um número de estruturas , acelerarando para aumentar a energia de partículas ao longo do o caminho . Os feixes viajam em direções opostas, em dois tubos separados, mantidos em ultravácuo. o. Eles são guiados em torno do acelerador por um forte campo magnético, realizado usando supercondutores. Estas são construídas a partir de bobinas de cabos elétricos especiais que opera em um estado supercondutor, conduzindo eletricidade de forma eficiente, sem resistência ou de perda de energia. Isso requer refrigigeração dos ímãs para cerca de - 271°C, dentro do acelerador temos a menor temperatura do universo. o. Dois feixes de partículas viajam em velocidades próximas a velocidade da luz, com alta energia, antes de colidirem entre si. Eles são guiados em torno do acelerador por um forte campo magngnético, realizado usando supercondutores eletromagnéticos

São grandes as expectativas em torno dessa máquina, que demorou 14 anos para ser construída e custou aproximadamente 8 bilhões de dólares. Profissionais de várias áreas uniram conhecimento para que ele se tornasse realidade , criando novas tecnologias s e conhecimento , , que influenciarão o nossa sociedade e, conseqüentemente, nossa forma de viver. r.

Simular fenômenos que sucederam o Big Bang, criando condições inéditas de observação, é um dos objetivos do LHLHC . Segundo o CERN N [9], os físicos tem sido capazes de descrever com detalhes as partículas fundamentais e as interações entre elas. É claro que esse conhecimento (modelos) requer dados experimentais, essa é o grande objetivo do LHC. Responder r perguntas como: O que é massa? Qual sua origem? Do que 96% do universo é feito? Que matéria provavelmente existia no primeiro segundo de vida do universo (os segredos do Big Bang)? Quantas dimensões extras realmente existem?

Na verdade , estamos buscando atualmente, , responder questões antigas, entender nossa história e nossa realidade na sua forma mais íntima . Em termos filosóficos, não fazemos nada de novo , só estamos procurando o conhecimento da "verdade" . Propostas como a de um mundo formado de pequenos átomos, invisisíveis a olho nu, eternos imutáveis e indivisíveis, que se moviam

aleatoriamente, surgiram com os atomistas, na Grécia antiga, quando apresentaram m uma visão mecaninicista do universo [10]. Que é exatamente o que buscamos hoje, só que com recursos modernos pa ra viajar pela inintimidadade da matéria.

Na abordagem proposta para o ensino de Física, podemos levantar uma série de questões , além das já citadas anteriormente, , geradoras para o processo de ensino aprendizagem: Como acelerar partículas a velocidades próxima s a da luz? O que é vácuo? Qual a função dos supercondutores no experimento e por quê eles são fundamentais na atualidade? Qual a origem da vida do universo segundo as concepções da Física de Partículas? Como podemos olhando para o LHC entender o que aconteceu a bilhões de anos, no primeiro segundo de vida do universo? Quais são as partículas elementares? Quais são as forças fundamentais da natureza? Existe algum acelerador de partículas na nossa casa?

Podemos assim, construir o conhecimento em Física, atraravés da: construção Histórica do conhecimento, por exemplo da descoberta das partículas elementares; Filosofia, na busca da ciência e da própria sociedade para entender melhor o mundo em que vive m; Ciência, Tecnologia e Sociedade, já que todas as pesquisas e descobertas envolvem essa tríade.

Entendemos que o LHC nos dá múltiplas possibilidades de trabalho, permitindo uma abordagem CTS e HFC, como motivadora para um ensino mais eficaz e atual, que realmente atenda a necessidade de se formar um cidadão capapaz de entender e participar do mundo em que vive e, colaborar para a motivação do professor na busca de seu lugar, que deve ser o de um intelectual, na sociedade.

## 4. Considerações Finais

Este ano o LHC entrou em funcionamento, por breves dias, mas antes de sua "inauguração" ele já aparecia na mídia, aparição que ficou intensa nos dias antecederam seu funcionamento. Alunos de todo o Brasil, ouviram falar do LHC, antes mesmo que professores comentassem o assunto, até por que os assuntos que o envolvem, m, em sua maior partrte, , não fazezem m parte do conteúdo das escolas do ensino médio.

Porém, o LHC não é um assunto que pertence somente ao ano de 2008, ele vai demorar alguns anos para estar em pleno funcionamento , e quais são as conseqüências das descobertas a serem m realizadas para o futuro da nossa sociedade, da ciência e da tecnologia? Uma das tarefas da escola é formar um cidadão reflexivo capaz de entender o mundo em que vivemos, influenciando de forma positiva a sociedade. Mas, como entender o mundo em que vivemos, se na escola o que aprendemos está longe da realidade do que se acontece atualmente?

Dar um significado a Física é um desafio que temos que enfrentar. A escola não pode ficar fora do tempo em que vivemos, agindo como se as coisas não estivessem acontecendo, enquanto nossos alunos têm perguntas atuais para fazer, nós só temos respostas antigas para oferecer . Não que o que se ensina hoje não seja importante, mas precisamos aliar a Física Clássica a Moderna, com objetivo de fazê-la viver para o aluno. U Uma ma escola atual deixaria de ser mero espectador do que acontece na ciência, para participar desse conhecimento através de sua comunidade, fortalecendo a construção do conhecimento em ciências, no nosso caso, em Física. Essa é a motivação para esse trabalho, mostrar para o aluno a beleza dessa ciência, como ela é atual e faz parte do seu cotidiano , influenciando sua vida e da sociedade em geral .

Quando o LHC "procura" o bóson de Higgs, a Física espera dar validade a sua teoria, na busca por entender melhor nosso universo, respondendo perguntas antigas, reescrevendo a história, mudando questões filosóficas. Como é possível entender essa busca, se mal se conhece a história da descoberta das partículas elementares? ? Como é possível estar em sala de aula, oferececendo a alunos conteúdos de forma desinteressante, enquanto os meios de comunicação falam de uma FíFísica "diferente"?

Sabemos das dificuldades de uma mudança curricular no ensino de física, ainda mais diante do déficit de professores na área, das condições de proletarização da profissão docente, da falta de recursos pedagógicos, de formação continuada etc. No entanto, temos vivenciado uma necessidade entre os professores: a de trabalhar de forma diferente do tradicional, de abordar novos temas e realizar novas práticas, de ter motivação nova para o trabalho. É nessa perspectiva, de desejo de mudança, que acreditamos num currículo de Física mais atual e motivador, que atenda professor, aluno e comunidade.

São muitos os temas que podem ser trabalhados em em torno o do LHC, incluindo tópicos de Física Clássica, apesar de neste trabalho priorizarmos a FMC, já que entendemos que esse tema é fundamental para o ensino de Física. Estamos certos que a partir de conceitos simples em torno do LHC podemos trtrabalhar vários tópicos de FMC no Ensino Médio. Entendemos que um tema de grande importância, que pode ser trabalhado no ensino médio, tendo como tema gerador o LHC, é Física de Partículas.

Entendemos que para ter sucesso, as duas abordagens propostas (HFC e CTS) também são fundamentais, essa contextualização histórico-social da ciência dá dá sesentido à aprendizagem pelo aluno, permitindo uma visão crítica da ciência. Sabemos que estamos tratando de grandes campos de pesquisa em educação, e acreditamos que este seja mais um motivo para que ambos sejam utilizados em sala de aula, desde que nos mantenhamos atualizados nos debates sobre o assunto.

## Agradecimento

Os autores gostariam de agradecer ao Prof. José A. Helayël-l-Neto, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, pelas interessantes discussões.

## ReReferências

- [1] BRASIL, Secretaria de Educação Média e Tecnologia. Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio, 2002. Disponível em: hthttp://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/CienciasNatureza.pdf . Acesso em 22 de julho 2008.
- [2] A.C. Pinto; o; J. Zanetic . Caderno Catarinense de Ensino de Física 16 , n.1, 7 (1999).
- [3] M.R. Matthews. Caderno Catarinense de Ensino de Física 12, n.3, 164 (1995).
- [4] R.S. Castro e A.M.P . Caderno Catarinense de Ensnsino de Física 9, n.3, 225 (1992).
- [5] A.F.P. Martins. Caderno Catarinense de Ensino Física 24, n. 1, 112 (2007).
- [6] A.I.Vannucchi, A relação Ciência, Tecnologia e Sociedade no Ensino de Ciências. Livro: Ensino de Ciências Unindo a Pesquisa e a Prática. Org. Ana Maria Pessoa de Carvalho. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, p. 77, 2004 .
- [7] N.A.M. Pinheiro; R.M.C.F.Silveira; W.A. Bazzo. Ciência e Educação 13, n.1, 71 (2007).
- [8] F. Ostermann; M.A. Moreira. I Investigações em Ensino de Ciências 5,n.1, 1 (2000).
- [9] CERN. Organização Européia para Pesquisa Nuclear. Disponível em: http://public.web.cern.ch/Public/en/About/About-en.html. l. Acesso em: 20 de julho de 2008.
- [10] A. S. T. Pires. Evolução das idéias da Física. São Paulo: Editora Livraria da Física, p. 24, 2008