RELATIVIDADE RESTRITA NOS LIVROS DIDÁTICOS DO ENSINO MÉDIO EDITADOS NA ÚLTIMA DÉCADA: UM ESTUDO DE CASO

## RELATIVIDADE RESTRITA NOS LIVROS DIDÁTICOS DO ENSINO MÉDIO EDITADOS NA ÚLTIMA DÉCADA: UM ESTUDO DE CASO

Félix Miguel de Oliveira Júnior , Elialdo Andriola Machado , Pedro Carlos de 1 2 Assis Júnior , Maria do Bonsucesso Pereira Morais , Natana Rodrigues de 3 4 Moura 5

1 Universidade Estadual da Paraíba / Departamento de Física / felixmojunior@yahoo.com.br 2 Universidade Estadual da Paraíba / Departamento de Física /elialdoandriolamachado@yahoo.com.br 3 Universidade Estadual da Paraíba / Departamento de Física / Pedro\_fisica2005@yahoo.com.br 4 Universidade Estadual da Paraíba / Departamento de Física / welma\_moraisr@hotmail.com 5 Universidade Estadual da Paraíba / Departamento de Física / natanarmp@gmail.com

## Resumo

O ensino de Ciências é um mecanismo importante na preparação dos estudantes, para que eles possam enfrentar os desafios que por ventura surgirem em suas trajetórias não só como estudantes, mas também como cidadãos, desafio esses, advindo de uma sociedade preocupada em se integrar e em interagir cada vez mais com as descobertas cientifica. Em particular, o ensino de Física, por se tratar de uma ciência que estuda os processos de descobertas do mundo natural, de suas propriedades, apropriando-se do mundo natural através de uma linguagem que os homens possam compreender, tem papel importante na formação do futuro cidadão. Os livros didáticos são ferramentas importantes para essa formação. Vários pesquisadores têm destacado a importância do livro didático, principalmente, pela autonomia do professor na sua escolha. Entretanto, existem dificuldades de uma escolha mais adequada. No presente trabalho, foi feita uma análise em vinte livros didáticos de Física para o ensino médio editados na última década, no Brasil, enfocando os aspectos quantitativos e qualitativos referentes ao conteúdo de Relatividade Restrita. Características quantitativas e qualitativas foram analisadas. Os fatores analisados das características quantitativas foram o número de páginas, a quantidade total de exercícios resolvidos e propostos. A característica qualitativa analisada foi uma sugestão do uso de uma simulação computacional envolvendo o tema em questão. Os dados foram organizados em tabelas, e os resultados mostraram diferentes abordagens para o mesmo assunto. É importante lembrar aqui, que o nosso trabalho foi feito utilizando uma pequena amostra de um universo bem maior. Sugere-se, para trabalhos nessa direção, a utilização de uma amostra maior de livros, que muito provavelmente, darão resultados mais precisos e consistentes. Entretanto, os resultados do presente trabalho pode orientar o professor na escolha do livro didático que ele irá usar.

Palavras-chave : Ensino de Física; Física Moderna; Livro Didático.

## Introdução

O livro didático é um dos instrumentos didático-pedagógicos mais utilizados no processo ensino-aprendizagem. Sugere ao professor e ao aluno, além de um conteúdo teórico e exercícios, práticas que norteiam as atividades a serem desenvolvidas em sala de aula, facilitando a relação dialógica docente/discente e sendo utilizado como um instrumento mediador e facilitador da aprendizagem de conceitos.

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As atividades práticas ou experimentais, embora sejam apontadas por muitos pesquisadores e educadores como fundamentais para o aprendizado das ciências físicas, e o contato do aluno com o método científico, têm sido negligenciadas no Ensino Médio. Dentre as justificativas apontadas estão a falta de professores qualificados, o número excessivo de aulas, os baixos salários dos professores, a grande quantidade de alunos por sala, além da falta de laboratórios e ausência de materiais e equipamentos. Além disso, a preparação para o vestibular tem gerado um ensino matematizado, destituído de valor pedagógico, relegando a um segundo plano o aprendizado de conceitos físicos.

Embora nem todos os estudantes pretendam seguir os estudos e ingressarem em um curso universitário, e dentre aqueles que prosseguirem boa parte não optem por carreira das ciências exatas. Deve-se ter em mente que os conceitos físicos fazem parte do cotidiano do aluno e o ensino deve propiciar a formação de um cidadão crítico e preparado para enfrentar o mundo moderno e que possa entender, dentre outros aspectos, a tecnologia presente em seu cotidiano.

Diante disto, o livro didático, conjuntamente à figura importantíssima do professor, deve cumprir a função pedagógica e epistemológica de propiciar ao estudante o contato com o ensino experimental e transpor, didaticamente, o saber sistematizado que foi sendo acumulado ao longo dos anos em um saber a ser ensinado ao aluno, criando condições para que ele possa, dentro da realidade do ensino, vivenciar o método experimental e interagir com o conhecimento científico.

O ensino das ciências naturais, particularmente da Física e especificamente da Relatividade Restrita, não pode ser concebido desvinculado de atividades práticas, pois estas são ricas em conceitos que podem contribuir de maneira significativa ao aprendizado do aluno. Neste contexto, na relação sujeito-objeto do processo ensino-aprendizagem, o aluno exerce a função de sujeito do processo, enquanto as atividades práticas ou experimentais presentes nos livros didáticos caracterizam-se como o objeto da aprendizagem. O professor é um importante elo na relação sujeito-objeto-sujeito, pois é ele quem deve conduzir o processo ensinoaprendizagem em sala de aula. Portanto, o educador deve ser altamente qualificado e ter tanto o domínio de conceitos, como o domínio pedagógico.

Partindo do pressuposto de que o controle do professor em sala de aula é um dos fatores intrínsecos ao ato de ensinar, então podemos ressaltar que ligado a este fator, tem-se a escolha do material didático adequado, tais como: textos, revistas, jornais, quadro e giz, livro didático etc. Mas dentre todos esses fatores, o de maior relevância é sem duvida, o livro didático, pois querendo ou não, sendo certo ou não, o livro serve para o professor elaborar e planejar as suas aulas.

Além disso, a presença da Física moderna e contemporânea no Ensino Médio faz-se necessário devido ao grande número de fenômeno do cotidiano que exigem o uso desses tópicos para serem explicados, como, por exemplo, o funcionamento da lâmpada fluorescente, o laser, o aparelho de microondas (Casagrande, 2005).

Assim, o cotidiano moderno gera desafios ao entendimento muito diferentes daqueles de cinqüenta, quarenta, ou mesmo dez anos atrás. A influencia cada vez maior da tecnologia no nosso cotidiano exige atitudes que precisam ser aprendidas nas escolas (Pietrocola, 2005). Hoje, ser alfabetizado cientificamente e tecnologicamente é uma necessidade do cidadão moderno.

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Diante do exposto, objetivamos fazer uma análise de livros didáticos de Física do ensino médio que foram editados na última década no Brasil, investigando como o conteúdo da relatividade restrita é apresentada nos livros didáticos de Física.

## Objetivo do trabalho

Neste trabalho, realizamos uma análise dos aspectos quantitativos e qualitativos referentes ao conteúdo de Relatividade Restrita nos capítulos que tratam do assunto 'Relatividade Restrita' em Livros Didáticos de Física. Os fatores analisados das características quantitativas foram o número de páginas, a quantidade total de exercícios resolvidos e propostos. A característica qualitativa analisada foi uma sugestão do uso de uma simulação computacional envolvendo o tema em questão, pois sabemos que o experimento será de difícil alcance para a escola do nível médio. Este assunto foi escolhido, pois uma de nossas preocupações, como participantes do corpo docente da universidade pública e das escolas privadas da Paraíba centra-se no desafio de incorporar tópicos de Relatividade Restrita de forma clara e objetiva para os nossos alunos. Além disso, este assunto está sendo incluído cada vez mais em novas edições de Livros Didáticos de Física para o Ensino Médio.

## A relatividade restrita e o ensino médio

O conteúdo de Física que se encontra nos livros de Ensino Médio envolve vários trabalhos desenvolvidos no início do século XX, portanto o termo moderno trata de um conhecimento de cerca de cem anos, dentre esses está o da relatividade restrita. Para alguns autores a introdução do conhecimento de Física Moderna no Ensino Médio não se constitui numa obrigação determinada pelos documentos oficiais da educação brasileira ou pela inserção deste conhecimento nas provas dos vestibulares, na realidade, dessa forma tornou-se uma necessidade no ensino que se propõe formar o cidadão cônscio de suas responsabilidades, leitor de mundo e autor de tomadas de decisões. Nesta direção, o ensino deve seguir a evolução dos conhecimentos e contribuir de forma essencial nas relações e compreensão das pessoas e do mundo em que vivemos hoje. Neste sentido, GUIMARÃES (1997) afirma em seu artigo intitulado 'Uma nova visão de Mundo', que:

O conhecimento de Física tem sido crescente (...). O ensino deve seguir também tal ideal para que não estacionemos no tempo. (...) com a descoberta dos quanta de energia, por Max Planck, em 1900, (...) a visão de mundo, em Física, começou a se transformar radicalmente. Albert Einstein, em 1905, ao publicar sua Teoria Especial da Relatividade mais tarde ampliada na Teoria Geral da Relatividade promoveu uma ruptura conceitual revolucionária entre a nova realidade de um novo universo curvo e inserido num continuum espaço - temporal e os conceitos mais básicos da física newtoniana, como por exemplo, o do espaço euclidiano rígido, independente de um tempo universalmente linear e de uma matéria inerte constituída de minúsculas bolinhas indestrutíveis, os átomos. No domínio do quantum não se pode ter uma objetividade completa (...). As 'partículas' não têm mais significado como objetos isolados no espaço, elas só fazem sentido se forem consideradas como interconexões dinâmicas de uma rede sutil de energia (...). Ficou demonstrado que a certeza num universo determinístico era fruto do desejo humano de controle e previsibilidade sobre a natureza, e não uma característica intrínseca da mesma. A

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concepção newtoniana era apenas uma formulação lógica sobre a natureza, refletindo uma idéia pessoal de mundo .

Na visão deste autor, não existe espaço para argumentos outros que impeçam a atualização dos currículos de Física. Na verdade, ele entende que esta matéria tem um cunho que vai além da cientificidade e, ele nos esclarece que a Física Clássica presente nas nossas escolas já não atende, sozinho, as necessidades de compreensão de uma sociedade tecnológica como a nossa.

A Física não deve ter apenas a direção de formação acadêmica de nossos alunos, mas este conhecimento deve também contribuir como referencial na formação de opinião ajudando as pessoas na tomada de decisões dentre tantas, como, por exemplo, na implantação de um programa de energia nuclear em seu país, nos programas espaciais, nos tratamentos médicos utilizando equipamentos baseados nestes conhecimentos e até na compreensão de argumentos das pseudociências que muitas vezes se utilizam destes conhecimentos para sustentarem suas afirmações.

Entretanto, fazer com que este conhecimento torne-se significativo não é uma tarefa fácil. Isto passa necessariamente pela condição da escola, do professor, do material didático disponível para se trabalhar e da condição do aluno para romper com conceitos de concepções espontâneas e conceitos aprendidos e apreendidos na Física Clássica. Como o trabalho com a Física está distribuído de forma geral no Ensino Médio e, muitos estudantes não seguirão uma formação superior atrelada diretamente a este conhecimento, este nível de ensino torna-se fundamental para se trabalhar alguns conceitos de Física Moderna. A respeito disto o trio professormaterial didático-aluno precisam estar em consonância e trabalharem com o objetivo de atingirem esta meta. Mas neste ponto encontram-se algumas dificuldades. As dificuldades de material didático adequado para este nível de ensino, a formação superior que na maioria das vezes prioriza os cursos de Bacharelado em relação aos cursos de Licenciatura em Física, a atuação precoce do estudante de licenciatura em Física como professor, provocando, através do acúmulo de atividades, uma formação profissional inadequada e, somado a isto, a formação deficitária nas séries anteriores dos alunos que chegam ao Ensino Médio são, dentre tantos, problemas que impedem um ensino significativo de Física Moderna no Ensino Médio, PEREIRA (1994) argumenta que:

Um dos vários problemas na atuação do professor de Ciências e Física é a falta de domínio de conteúdos relacionados à Física Moderna. Os professores dessas disciplinas limitam-se a repetir conteúdos tradicionais, reproduzindo, simplesmente, os livros didáticos.

Este autor constatou, nos cursos que ministrou para professores de Ciências e de Física, que existe certa disposição dos professores para trabalhar o conhecimento de Física Moderna na Educação Básica, entretanto, a nós, parece que não existe uma ação de formação desses profissionais que garantam segurança para realizar mudanças e, o trabalho dessas pessoas acaba não sendo efetivo, pois, falta-lhes o preparo necessário para realizá-lo e as condições essenciais que lhes permitam seguir em frente. Neste sentido, o autor assevera.

A inclusão de tópicos de Física Moderna e Contemporânea é viável no 1º e 2º graus (por exemplo, raios cósmicos); a visão que os professores tem de FMC resume-se à energia nuclear; muitos professores relutam em mudar seus programas e incluir tópicos de FMC, mais atuais e interessantes, alegando vários motivos (vestibular, cumprimento

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obrigatório de currículo imposto pelas Secretárias de Educação, falta de material, etc); vários professores, contudo se mostraram dispostas a incluir tópicos de FMC, principalmente os professores de ciências que demonstraram extrema criatividade na elaboração de projetos para o ensino desses conteúdos utilizando métodos e materiais alternativos e de baixo custo.

As questões referentes à valorização do magistério, os currículos de Física das escolas, a obrigatoriedade de cumprir os programas dos cursos, o vestibular, a elevada carga de trabalho desses professores, a formação inadequada em relação escola e o professor são condições essenciais para que o processo ensinoaprendizagem apresente tantos problemas e o ensino se encontre no estágio atual. Estas questões são essenciais, necessitam de discussão, reflexão e solução. Entretanto, as aulas continuam sendo ministradas, os professores são os mesmos e os problemas persistem. Assim não se pode parar até resolvê-los. A alternativa é tentar ações que minimizem estas dificuldades e seguir o caminho que se tem para seguir.

- O livro didático e o assunto de Física Moderna e especificamente de Relatividade Restrita são os pontos que nos ocuparemos no momento.

## Metodologia

As características dos livros didáticos analisados foram da: quantidade de exercícios resolvidos, quantidade de exercícios propostos, número de páginas destinadas ao assunto e a possibilidade de experimento.

Em face dos critérios de análise dos livros didáticos foi feita obedecendo-se a 4 aspectos norteadores e em cada um deles: Quantidade de exercícios resolvidos , ao se apresentar determinado conteúdo, o autor o faz de forma teórica e não dar ênfase a um número significativo de exercícios resolvidos (exemplos), dificulta a vida do aluno na hora de resolver os exercícios propostos, fazendo com que o aluno se desestimule. Quantidade de exercícios propostos , foi feito apenas um levantamento para verificar a quantidade de exercícios propostos, pois acreditamos que o aluno que consegui fazer um número elevado de exercícios, está absorvendo o conteúdo estudado. Número de páginas destinado ao assunto se o autor relaciona um número significativo de páginas aos assuntos de 'contração do espaço' e 'dilatação do tempo', pois acreditamos que quanto mais páginas destinadas aos assuntos maior à ênfase do autor, fazendo com que o aluno absorva o conteúdo de forma mais clara e objetiva. É bom frisar que isso deve ser feito tendo por base a realidade das escolas brasileira e da Lei de Diretrizes e Base da Educação Nacional. Simulação computacional no desenvolvimento do conceito físico, o autor fornece uma ou mais sugestão do uso de uma simulação computacional que possam ser usado individualmente ou em sala de aula, e que ajude ao leitor compreender o determinado modelo físico. Pois unindo a teoria a prática, fica mais fácil a compreensão. É bom frisar, que apenas foi observado a indicação que o autor faz no livro didático e não a indicação que o autor possa fazer no guia pedagógico do professor.

Foi realizado um levantamento junto às principais editoras que produzem livros didáticos de Física para o Ensino Médio, solicitando todos os exemplares relacionados aos tópicos de relatividade restrita, mas precisamente 'contração do espaço' e 'dilatação do tempo'. Através de contatos pessoais, foi explicada aos representantes das editoras a finalidade do estudo e solicitado, através de um

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documento escrito, as obras disponíveis. Todas as amostras pesquisadas foram gentilmente fornecidas pelas editoras e são livros destinados ao professor de Física, embora isto seja um fator irrelevante dentro do contexto analisado. Por uma questão de ética, foram omitidos os nomes dos autores e das obras , embora estes constem em uma bibliografia complementar. 'A análise de livros didáticos não é apenas uma forma de levantar pontos positivos e negativos que auxiliam quem deve selecioná-lo' mas 'uma maneira de evidenciar uma tendência do ensino que está chegando aos alunos' (BORGES, 1982, p. 7).

Do rol de livros solicitados, restringimos nossa amostra a 20 (vinte) obras que foram numeradas aleatoriamente. Os livros didáticos (LD) foram identificados através da numeração arábica (1 a 20) para facilitar o trabalho e para tornar a análise impessoal.

Da nossa amostra, tem-se que cinco (5) livros didáticos foram aqueles que são distribuídos pelo MEC no PNLEM/2008, e os demais foram escolhidos aleatoriamente.

## Resultados e discussões

As análises das características avaliados, contidas nos livros didáticos, mencionadas no capítulo anterior, estão expostas na Tabela 1 em apresenta o número de volume, número de páginas destinadas a teoria da relatividade restrita, número de exercícios resolvidos e número de exercícios propostos.

De acordo com a Tabela 1, os livros LD 1 e LD 9, são os que apresentam o maior número de páginas, num total de sete (7) sobre 'dilatação do tempo e contração do comprimento'. No entanto, os livros LD 2, LD 14 e LD 17, não apresentam em seus capítulos, os assuntos destes temas. Este fato está contrariamente aos PCN (1999), que assinalam claramente a necessidade de atualização dos conteúdos, particularmente a Física do século XX em diante esteja presente nos currículos escolares .

Tabela 1 - valores das características quantitativas da análise dos livros didáticos

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As novas Leis de Diretrizes e Base da Educação Nacional não deixam dúvidas sobre a necessidade de uma ampla revisão dos conteúdos científicos escolares. Isso se mostra especialmente importante na área de Física, que contempla a abordagem de assuntos que raramente ultrapassam a metade do século XX.

A nova legislação brasileira, ao assinalar essa tendência curricular de renovações dos conteúdos, está exercendo uma forte pressão para que os livros didáticos de Física incorporem essas novas idéias, fato este que já é perceptível em várias obras publicadas recentemente, trazendo consigo um tópico de Física Moderna (Ostermann & Ricci, 2004).

Ainda de acordo com a Tabela 1, o livro LD 6, é o que apresenta o maior número de exercícios resolvidos, num total de quatro (4), mas só traz nove (9) exercícios propostos. No entanto, os livros LD 1, LD 5, LD 15 e LD 18, trazem respectivamente dezesseis (16), doze (12), vinte e dois (22) e dez (10), exercícios propostos, ou seja o aluno pode exercita mais, facilitando a aprendizagem. Mas estes livros quatro últimos livros citados, trazem respectivamente, dois (2), dois (2), zero (0) e dois (2), exercícios resolvidos, ou seja, trazem menos exercícios resolvidos do que o livro LD 6.

Poderia haver argumentos para discordar do número de livros usados na amostra, uma vez que existem diversos outros livros no mercado editorial. Mas não devemos esquecer que nas escolas da rede particular de ensino de Campina Grande - PB, muitos professores fazem uso de módulos ou apostila. Além do mais, esta amostra, refere-se aos livros usados com maior freqüência na cidade.

Dos livros analisados, nenhum livro traz uma sugestão do uso de uma simulação computacional sobre os assuntos: 'contração do espaço' e 'dilatação do tempo'.

Sabemos da dificuldade em fazer experimentos sobre os assuntos de Física Moderna, mas sugerimos que os autores de livros didáticos de Física para o ensino médio, anexo ao livro um CD ou DVD com experimento de todos os assuntos de Física do ensino médio, pois nem todas as escolas têm laboratório de Ciências, e principalmente as escolas públicas, é mais fácil para a escola adquirir material que possamos assistir o experimento do que um laboratório de Ciências.

Quando pensamos em estudar sobre algum assunto dentro do ambiente escolar, sempre vem à pergunta: qual livro vai adotar? Seja de que maneira for, o livro didático, faz parte da vida acadêmica do aluno e também do professor, seja pelas limitações de acesso a outros recursos ou por acreditar 'cegamente' nos conteúdos escritos no livro. Sendo assim o livro tem em si uma grande responsabilidade, contudo deve ser fonte atualizada de informações, conter textos de boa qualidade, propor atividades que tem conexão com o cotidiano dos alunos, estimular o debate sobre as relações entre o conhecimento popular e o

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conhecimento científico e que permitam que o aluno se conscientize com relação à áreas do meio social, político e ambiental.

- O ensino de Física não é diferente e os livros didáticos também constituem um recurso de fundamental importância. Assim, é importante a qualidade e veracidade das informações que são disponibilizadas para a aprendizagem do aluno. Portanto, a análise da qualidade dos livros distribuídos pelo PNLEM é de real importância, pois é a partir desta análise que podemos verificar se ele atende as propostas pedagógicas sugeridas pelos Parâmetros Curriculares Nacionais.

É inegável que, o livro didático não é o único material que pode ajudar na aprendizagem dos estudantes, contudo, certamente, é o mais utilizado nas escolas brasileiras. Sendo assim, ele acaba se tornando instrumento decisivo na qualidade de ensino resultante das atividades escolares. A escolha do livro deve ser criteriosa, por parte dos professores, uma vez que ele tem enorme influência no meio escolar como instrumento pedagógico, devendo conter, portanto, informações corretas, ter relevância de textos e exercícios, dar oportunidade ao aluno de participar das atividades de forma crítica, consciente e ativa.

## Considerações finais

Comparando o percentual do número de páginas e do número de exercícios resolvidos e propostos, concluímos que estão descompatíveis com o percentual destes mesmos critérios para os assuntos referentes a Física Clássica, ou seja, os autores não estão dando ênfase a Física Moderna.

- A maioria dos livros didáticos procura abordar todos os tópicos de relatividade restrita para que os alunos tenham uma visão geral sobre o assunto e possam observar os diversos fenômenos, relacionando-os com os conceitos trabalhados em sala de aula, mas em ainda não tem experimentos.

Elegemos alguns critérios que devem ser levado em conta na adoção de um livro didático por um professor:

- 1. O aspecto quantitativo de exercícios resolvidos e propostos deve ser considerado na análise e seleção do livro didático de acordo com as necessidades estabelecidas pelo professor, principalmente para temas como Teoria da Relatividade Restrita.
- 2. A escola do livro didático deve estar de acordo com a metodologia a ser usada em sala de aula e com a clientela de alunos.

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