ANÁLISE INVESTIGATIVA DA PERCEPÇÃO DE ALUNOS DO ENSINO MÉDIO A RESPEITO DO TEMA NANOCIÊNCIA E NANOTECNOLOGIA

## ANÁLISE INVESTIGATIVA DA PERCEPÇÃO DE ALUNOS DO ENSINO MÉDIO A RESPEITO DO TEMA NANOCIÊNCIA E NANOTECNOLOGIA

Jussane Rossato 1 , Mateus de A. Granada , Solange B. Fagan 2 3

1 Centro Universitário Franciscano, UNIFRA, Santa Maria - RS / jussaner@gmail.com

## Resumo

Neste artigo analisaremos a aceitação e a viabilidade da inserção do tema Nanociência e Nanotecnologia para o ensino médio. O objetivo principal foi fazer um levantamento em instituições públicas de ensino médio na cidade de Santa Maria - RS, sobre o conhecimento do tema Nanociência e Nanotecnologia, tendo alunos como público alvo. Tal conhecimento foi avaliado através de um questionário que testa o nível de entendimento, percepção e aceitação por parte dos discentes sobre o tema proposto. Posteriormente será ofertada uma visão abrangente sobre o tema, destacando seu caráter multi e interdisciplinar. O estudo é caracterizado como investigativo descritivo e faz parte de um projeto maior que tem por finalidade introduzir ao ensino básico, através de um material informativo didático, conceitos acerca de Nanociência e Nanotecnologia, por meio de tópicos de física moderna e contemporânea. Dessa forma, são respeitadas orientações sugeridas pelos Parâmetros Curriculares Nacionais (2002), ao ser inserido ao ensino de física, temas atuais que levam em conta os grandes avanços tecnológicos compreendidos por essas novas áreas.

Palavras-chave : Nanociência, Nanotecnologia, ensino/aprendizagem

## Introdução

A ciência que envolve o conhecimento das propriedades e potencialidades de uma escala nanométrica (10 -9 m) é denominada Nanociência, já a Nanotecnologia refere-se à manipulação da matéria nessa escala extremamente pequena (TOMA, 2004).

- O problema de manipulação e controle de materiais nessa ordem de grandeza foi abordado inicialmente pelo físico Richard Feynman, ano de 1959, na Califórnia, ajudando no surgimento dessa nova ciência. Já o termo Nanotecnologia foi popularizado pelo engenheiro Eric Drexler, em 1986 por meio do livro Engines of creation (Motores da Criação). As últimas duas décadas consolidam então um rápido crescimento no estudo do tema Nanociência mostrando inúmeros resultados aplicados desde a estrutura de materiais até a medicina, que caracterizam a

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Nanotecnologia e Nanociência como uma área multi e interdisciplinar, estando presentes também nas áreas de produção, energia e biotecnologia, entre outras.

Sinteticamente, o estudo de princípios fundamentais de moléculas e estruturas de dimensão que se aproximam do intervalo de 0,1 a 100 nanômetros (1 bilionésimo de um metro) permitem avaliar diversas propriedades, tais como, ópticas, térmicas e magnéticas que podem ser observadas quando alguns materiais são submetidos à análise de suas nanopartículas, mantendo-se a mesma estrutura química (ELLWANGER; FAGAN; MOTA, 2009). Dessa forma observamos que uma grande revolução vem ocorrendo na ciência e tecnologia desde o entendimento de que os materiais em escala nanométrica podem apresentar propriedades diferentes daquelas apresentadas em escala macroscópica. Nanociência é então uma nova área que estuda esses novos materiais. Essa revolução levou o desenvolvimento de novos materiais com propriedades específicas e controláveis a nível molecular. Atualmente a Nanociência e a Nanotecnologia estão entre os ramos da ciência que mais crescem.

Países desenvolvidos e em desenvolvimento, como no caso do Brasil, acolhem a Nanotecnologia como área prioritária e estratégica para a pesquisa e o desenvolvimento científico e tecnológico da nação (BRASIL, 2000).

Com altíssimos investimentos dos países industrializados, as pesquisas estão principalmente na biologia, física, engenharia e informática, sendo impressionantes e ainda desconhecidos os rumos que se pode tomar. Henrique Toma, professor titular do Instituto de Química da universidade de São Paulo, escreve:

(...) Ao entrar nesse mundo, você irá perceber que as máquinas mais evoluídas vão se tornar tão pequenas quanto as moléculas e a eletrônica será transportada para uma dimensão mil vezes menor que a atual (...) ( HENRIQUE TOMA , O mundo nanométrico: a dimensão do novo século)

Avanços significativos em Nanociência e Nanotecnologia iniciaram somente no início da década de 1980, quando instrumentos de visualização e manipulação da matéria foram criados. Entre esses instrumentos os mais importantes são: microscópio de varredura por sonda (SPM - da sigla inglesa), microscópio de varredura por tunelamento (STM - da sigla inglesa), microscópio de campo próximo (NFM - da sigla inglesa) e microscópio de força atômica (AFM - da sigla inglesa). Desde então, muitos materiais em escala nanométrica estão sendo produzidos, graças a novas ferramentas de pesquisa e a desenvolvimentos experimentais e teóricos. Disto resultam novos produtos e processos industriais em um ritmo bastante acelerado. Entretanto o uso de objetos nessa escala não é recente. Desde o tempo da alquimia, mesmo sem conhecer a natureza nanoscópica, o homem já produz e faz uso de materiais nesta dimensão.

Muitas destas perspectivas já estão se concretizando, e provavelmente no futuro, estaremos estudando a história da tecnologia e comparando a Nanotecnologia com a revolução industrial do século XIX. Mas dessa vez de forma muito mais intensa e globalizada. Mas hoje a sociedade aceita o nano?

(...) Ela está crescendo, chegando à dimensão que se vê com os transgênicos. É lógico que todo mundo especula. Quando você lança uma idéia, sempre tem alguém que trabalha em uma linha contrária. Como o cidadão percebe cada vez menos o que é a nanotecnologia, o medo dele diante dessa incapacidade cresce. Existe uma neurose muito grande que se forma a partir dessa ignorância. É nesse caminho que a educação

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científica precisa evoluir bastante. E isso falta também na universidade. Os alunos saem sem uma idéia clara do que é nanotecnologia. Ao não aprender, o desinteresse pelo tema também aumenta (...) ( HENRIQUE TOMA , O mundo nanométrico: a dimensão do novo século)

## Inserção da Nanociência e Nanotecnologia no Ensino Médio

A inserção da Nanociência nos currículos das escolas, como um tema contemporâneo, segue às orientações sugeridas pelos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs, 2002), onde descreve que o desenvolvimento cognitivo do aluno deve ser diretamente ligado a assuntos relacionados ao seu cotidiano.

Segundo Terrazzan (1992) a tendência de atualizar-se o currículo de Física justifica-se pela influência crescente dos conteúdos contemporâneos para o entendimento do mundo criado pelo homem atual, bem como a necessidade de formar um cidadão consciente e participativo que atue nesse mesmo mundo.

As perspectivas para o futuro nesta área são as mais diversas como, por exemplo, a possibilidade de aumento da memória e velocidade dos computadores, cabos feitos de nanotubos e nanofios de carbono, novos materiais inteligentes, construção de nanomáquinas (poderão inserir medicamentos no corpo humano em lugares específicos), então precisamos entender de que forma essa revolução esta sendo percebida pelos alunos do ensino médio.

Toda essa revolução, aliada aos Parâmetros Curriculares Nacionais que designa ao ensino médio o papel essencial na formação do educando como um cidadão completo faz necessária que aspectos e conteúdos tecnológicos sejam associados ao aprendizado científico e façam parte de conteúdos ministrados no ensino médio. Cita-se nas orientações curriculares para as áreas de ciências do Ministério da Educação (PCNs, 2000):

- (...) A formação do aluno deve ter como alvo principal a aquisição de conhecimentos básicos, a preparação científica e a capacidade de utilizar as diferentes tecnologias relativas às áreas de atuação. Propõe-se, no nível do Ensino Médio, a formação geral, em oposição à formação específica; o desenvolvimento de capacidades de pesquisar, buscar informações, analisá-las e selecioná-las; a capacidade de aprender, criar, formular, ao invés do simples exercício de memorização (...)
- (...) a organicidade dos conhecimentos fica mais evidente ainda quando o Art. 36 da LDB estabelece, em seu parágrafo 1º, as competências que o aluno, ao final do Ensino Médio, deve demonstrar:
- Art. 36, § 1º. 'Os conteúdos, as metodologias e as formas de avaliação serão organizados de tal forma que ao final do ensino médio o educando demonstre:
- I - domínio dos princípios científicos e tecnológicos que presidem a produção moderna;
- II - conhecimento das formas contemporâneas de linguagem (...) (PCNs, 2000)

Observamos então a necessidade de inserção de temas atuais, nos currículos de física, mudando dessa forma sua estrutura básica.

Segundo MOREIRA (2004) o currículo de física nas escolas ainda permanece desatualizado, é ensinada basicamente mecânica que inicia

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inevitavelmente pela cinemática. Devemos iniciar por tópicos contemporâneos que dificilmente serão mais inapropriados do que a cinemática, a estática e a dinâmica.

Com este trabalho buscamos então avaliar o conhecimento de alunos sobre o tema Nanociência e Nanotecnologia, questionando a validade e interesse de seu estudo no ensino médio, estimulando o senso crítico e científico dos alunos, os quais no final do processo deverão compreender as possíveis mudanças que serão causadas pela utilização da Nanociência e sua aplicação, a Nanotecnologia.

## Dos apoios com recursos específicos a Nanociência e Nanotecnologia no Brasil a pesquisa de ponta em salas de aulas do Ensino Médio

No Brasil, o apoio, com recursos específicos, a projetos na área de Nanociência e Nanotecnologia, iniciou-se em 2001, com a criação das Redes Nacionais de Nanotecnologia. Posteriormente, em agosto de 2005, foi lançado o Programa Nacional de Nanotecnologia (PNN), que vem recebendo apoio continuado do MCT. Em 2007, o lançamento do Plano de Ação 2007-2010: Ciência, Tecnologia e Inovação para o Desenvolvimento Nacional consolidou a área de Nanociência e Nanotecnologia como estratégica para o país.

- O desenvolvimento da Nanociência e Nanotecnologia no Brasil também tem sido apoiado pelas agências estaduais de fomento à pesquisa (FAPs), através de diversos programas próprios ou em parceria com o MCT. Graças a essas ações, diversos grupos de pesquisa no país puderam se articular e equipar seus laboratórios, possibilitando um rápido avanço na produção científica brasileira na área, que hoje é a maior da America Latina. Também no setor empresarial, já se identificam algumas dezenas de empresas, nacionais e multinacionais, que vêm incorporando Nanotecnologia a seus produtos (PORTAL da Nanociência e da Nanotecnologia na Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2010).

Mesmo existindo várias aplicações sendo comercializada, grande parte da população não sabe o que é 'Nanociência e Nanotecnologia'.

- O avanço científico e tecnológico tem despertado nos jovens interesses por temas relacionados com as ciências. A física, de um modo geral, tem contribuído bastante nesse desenvolvimento, entretanto é preocupante como a Física do Ensino Médio, tem acompanhado muito pouco esses avanços e isto tem provocado nos alunos um questionamento do por que estudar Física, já que não conseguem associá-la ao seu dia-a-dia (SONZA ; FAGAN, 2007).
- A necessidade de tornar os conteúdos científicos e escolares úteis para a vida do aluno, assim como discutir o papel da ciência e tecnologia na sociedade contemporânea, tornou-se questão das mais importantes no cenário educacional nos últimos anos (FOUREZ, 2002). Assim, a inserção de temas atuais, como Nanociência e Nanotecnologia no ensino médio têm grande importância nos dias atuais devido ao interesse por parte de muitos jovens e também pelo fato de facilitar a associação dos conteúdos vistos em sala de aula com assuntos correlacionados com o seu cotidiano. Os alunos ao estudar Nanociência, além de conhecer uma nova área promissora podem, por exemplo, explorar de maneira concreta tópicos simples como proporções e modelos até aprender por simulações concretas como funcionam os microscópios atômicos e magnéticos. Ao incentivar o professor de ensino médio a abordar o tema Nanociência em sala de aula estamos fazendo com

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que pesquisa de ponta chegue à sala de aula, mostrando que ciência está ao alcance de todos.

Um segundo ponto importante de sondar o conhecimento de alunos a respeito do tema é que os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) orientam os professores a inserirem em seus conteúdos, assuntos de caráter tecnológico, visto que uma das principais funções atribuídas pelos PCNs ao ensino médio é a de formar cidadãos conscientes e preparados para os desafios que a sociedade nos traz. Um destes desafios está relacionado ao tema de 'Nanociência e Nanotecnologia'.

Assim, pensamos em após a avaliação do nível de conhecimento através de questionário, elaborar e distribuir um material didático informativo contendo conceitos básicos de Nanociência, o qual aproximará o aluno desse ramo da ciência bem como da própria escala de tamanho, já que, a percepção da Nanociência está muitas vezes associada à imagem de que se trata de uma atividade desenvolvida em laboratórios sofisticados e caros e isto pode criar barreiras por parte de alunos em investigar o tema. Ao final queremos organizar um material sobre o tema Nanociência e Nanotecnologia para o ensino médio a fim de que os professores possam utilizá-lo na abordagem do tema em sala de aula, de forma que os alunos possam observar como e onde se relaciona a Nanociência e suas aplicações no cotidiano.

Por último podemos observar que a tecnologia e a ciência atual caminham definitivamente para a escala nanométrica, tanto através da miniaturização na eletrônica, como através da montagem nanoestrutural a partir de átomos e moléculas. Nesse sentido a Nanotecnologia e a Nanociência não podem deixar de ser incluídas no cenário da educação, em seus diferentes níveis, visto que os futuros, professores e cientistas são os jovens estudantes, e necessitam de uma visão crítica do mundo.

## Metodologia: Descrição das etapas da estratégia didática

Neste início de milênio, a atenção do mundo está voltada para os aspectos moleculares da ciência, desde a biologia molecular até a recente explosão da Nanotecnologia. Dessa forma, muitos desses aspectos estão relacionados a assuntos ligados a física e a química. Entretanto, a maioria dos professores de ensino médio, selecionam anualmente, livros didáticos para serem utilizados pelos seus alunos como material de apoio, sendo que esta escolha na maioria das vezes é realizada tendo como critério a quantidade de exercícios para o vestibular e alusão ao cotidiano dos alunos. Sendo assim, muitas vezes o cenário da educação deixa seus aspectos da formação de cidadãos críticos para dar espaço a mero 'adestramento' para concursos.

Dessa forma, em um primeiro momento de nosso trabalho, foi feita uma análise em forma de questionário para observar o conhecimento de alunos acerca do tema Nanociência e Nanotecnologia e as possíveis formas de serem abordados em sala de aula. Para cumprir tal objetivo alguns passos foram seguidos, escolha do público alvo, elaboração do questionário investigativo, análise de resultados e por fim, conclusão.

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## Escolha do público alvo

Tendo como base uma carência na literatura em saber como os estudantes adolescentes entendem o tema Nanociência e Nanotecnologia, selecionamos uma escola pública de ensino médio em Santa Maria - RS, onde instauramos nossa investigação a respeito do tema, abrangendo a forma de aprendizagem ou abordagem em diferentes níveis sociais.

## Elaboração do questionário investigativo

Qualquer conhecimento por parte do público alvo que envolva a produção, com controle de sistemas nanoestruturados, nanodispositivos, nanopartículas ou outra arquitetura em nanoescala, assim como seus estudos de caracterização, impacto social, econômico, ambiental e de regulação é de interesse de nosso projeto. Baseado em tal interesse, elaboramo uma série de questões que vão desde a familiarização com o público alvo (idade e escolaridade dos adolescentes), se o tema se faz presente em suas vidas e por qual meio de comunicação, até a sondagem de conhecimentos científicos e aplicações específicas.

Avaliando os resultados dessas questões, podemos entender de que forma o tema é percebido pelo público alvo e a partir de então, em um próximo trabalho, avaliar 'como' inserir a nanociência e a nanotecnologia por meio da física moderna e contemporânea no ensino médio.

A preocupação com ações educativas e de divulgação focadas em Nanociência e Nanotecnologia para um público infantil e adolescente é uma iniciativa ainda muito recente. Precisamos antes de criar estratégias de divulgação avaliar o conhecimento prévio que os alunos possuem sobre o tema. Para tal feito, uma das estratégias é mapear o nível de conhecimento dos alunos através da elaboração e aplicação de um questionário, abordando temas que vão desde conceitos básicos que envolvam Nanociência até aplicações em pesquisa de ponta na área de Nanotecnologia.

## Análise de resultados

A ciência e a tecnologia das nanoestruturas é uma área interdisciplinar de intensa pesquisa no mundo inteiro. Principalmente nos últimos anos, após a comunidade científica perceber que através da 'nanomanufatura' poder-se-ia obter materiais e dispositivos com características e utilizações completamente novas.

Com base nessa inter e multidisciplinaridade analisamos o entendimento de alguns alunos do ensino médio bem como seu grau de conhecimento a respeito de Nanotecnologia e Nanociência.

Os setenta alunos submetidos ao questionário possuem ensino médio incompleto, onde trinta e quatro por cento (34%) tem idade inferior a quinze anos e sessenta e seis por cento (66%) idade entre dezesseis e vinte anos.

Mais da metade (58%) dos alunos afirmam já ter ouvido ou lido a respeito do tema, tendo a televisão e internet como principais meios de divulgação do

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assunto. Porém, somente dez por cento (10%) dos que afirmam ter conhecimento do tema souberam diferenciar Nanociência de Nanotecnologia.

Quando perguntados, se possuem conhecimento do significado do prefixo nano, cinqüenta por cento (50%) responderam que sim, e entre esses a metade respondeu que nano representa uma escala microscópica e o restante respondeu ser uma escala na ordem de 10 -9 m.

Quando perguntados a respeito de equipamentos que se beneficiaram dessa nova ciência, quase a totalidade respondeu celulares e computadores.

Nenhum dos alunos, em algum momento de sua vida escolar participou de projetos que envolvessem Nanociência, porém oitenta e oito por cento (88%) apóia a iniciativa da confecção e divulgação de materiais a respeito do tema.

Oitenta por cento (80%) dos alunos envolvidos na pesquisa acreditam que a Nanociência e a Nanotecnologia vão mudar nossa forma de vida, sendo que a totalidade apóia a participação de professores e alunos em projetos que envolvam o tema, julgando necessário o incentivo à pesquisa.

Dos quarenta e dois por cento (42%) que não conheciam o tema Nanociência e Nanotecnologia, afirmam que alguns equipamentos eletrônicos ficam cada vez menores devido a avanços tecnológicos, mas não souberam responder quais. Porém, oitenta por cento (80%) reconhece acreditar ter alguma relação com a Nanotecnologia.

Quando perguntados a respeito de que áreas a Nanociência e Nanotecnologia esta ligada, as respostas formam bastante diversificadas, desde a química, física, biologia, até computação e medicina.

Quase setenta por cento (70%) demonstraram interesse em saber mais a respeito dessa Nanociência.

## Conclusão

Observamos que a Nanociência e Nanotecnologia são termos que em algum momento já estiveram presentes no vocábulo da maioria dos estudantes do ensino médio, embora com conceitos imprecisos. A televisão e a internet são os principais meios de comunicação os quais os adolescentes percebem a divulgação desse novo ramo da ciência bem como suas aplicações. As escolas e professores não apresentam projetos acerca do tema embora a grande maioria concorde em ser um tema atual e que tende a modificar de alguma maneira nossa forma de vida.

A percepção por parte dos que participaram da pesquisa, a respeito dos ramos o qual a Nanociência e a Nanotecnologia podem estar inserida, foi bastante diversificada, o que comprova o entendimento de que estas áreas possuem um caráter inter e multidisciplinar, sendo que os avanços tecnológicos por elas alcançados atingem as mais diversas áreas de nossas vidas. Os alunos questionados apóiam a pesquisa, projetos e divulgação de materiais que ajudem o entendimento a respeito do tema, pois a grande maioria demonstrou curiosidade sobre a nanociência.

A receptividade por parte dos alunos aliadas ao rápido crescimento dessa área e em conjunto com as propostas sugeridas pelos Parâmetros Curriculares

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Nacionais (PCNs, 2002) de que o desenvolvimento cognitivo do aluno deve ser diretamente ligado a assuntos relacionados ao seu cotidiano, nos faz acreditar que a Nanociência e Nanotecnologia são excelentes assuntos que podem ser abordados em conjunto com tópicos de física moderna e contemporânea, a fim de se fazer cumprir orientações curriculares para as áreas de ciências do Ministério da Educação (PCNs, 2000) bem como mostrar aos alunos aplicações imediatas da física, relacionadas a outras áreas e dessa forma abrir caminhos para que o conhecimento não seja restrito as quatro paredes de uma sala de aula.

## Referências

BRASIL. Ministério da Educação, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais : Ensino Médio. Brasília: MEC/SEMT, 2000.

ELLWANGER, A. L.; FAGAN, S. B.; MOTA, R. Do metro ao nanometro : Um salto para o átomo. SNEF, 2009.

FOUREZ, G. (org.), Approches didatiques de línterdiscipolinarité , Deboeck Université, Bruxelas, 2002.

MOREIRA, M. A. Teorias de Aprendizagem . 4.ed. São Paulo: EPU, 1999.

PCNs, Orientações Curriculares para o Ensino Médio. MEC. Disponível em:

http://www.mec.gov.br/s eb, 2000.

PCNs, Orientações Curriculares para o Ensino Médio. MEC. Disponível em: http://www.mec.gov.br/s eb, 2002.

PORTAL da Nanociência e da Nanotecnologia na Universidade Federal do Rio de Janeiro. Disponível em: < http://www.nano.ufrj.br/sobre.html>. Acesso em 02 ago. 2010.

SONZA, A. e FAGAN, S.B. Física Moderna no Ensino Médio: como o tema é abordado na região de Santa Maria - RS? SNEF, 2007.

TERRAZZAN, E. A. A inserção da física moderna e contemporânea no ensino de física na escola de 2° grau. Caderno Catarinense de Ensino de Física , Florianópolis, v. 9, n. 3, p. 209-214, dez.1992.

TOMA, E. H. O Mundo Nanométrico: a dimensão do novo século , Oficina de Textos, São Paulo, 2004.

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