O ENSINO DE PARTÍCULAS ELEMENTARES POR MEIO DA LEITURA DE ''ALICE NO PAÍS DO QUANTUM''

## O ENSINO DE PARTÍCULAS ELEMENTARES POR MEIO DA LEITURA DE 'ALICE NO PAÍS DO QUANTUM'

## Jaqueline Maria Pereira , Leandro Londero 1 1

1 Universidade Federal de Alfenas/Instituto de Ciências Exatas, jacque-lynemarya@hotmail.com

## Resumo

É fácil encontrarmos informações da Física de Partículas em textos de divulgação científica. Esses materiais surgem como uma possibilidade para o ensino desse tópico. Por outro lado, o ensino de Partículas no Ensino Médio constitui um desafio para professores. Assim, investigamos a possibilidade do ensino da física de partículas por meio da leitura. Analisamos como alunos do ensino médio interpretam a física de partículas após a leitura e a contribuição dessas no entendimento da física de partículas. Para tanto, colocamos em funcionamento o extrato 'O baile dos Massa carados', extraído de ' Alice no País do Quantum '. A atividade faz parte das ações do PIBID Física da UNIFAL-MG e foi realizada em uma turma de 3 ano. Utilizamos como instrumento para a o coleta de dados a produção escrita dos alunos. Uma quantidade expressiva de alunos não possuía conhecimento sistematizado sobre as partículas, sobre o modelo padrão ou sobre a função do LHC. Os alunos que possuíam alguma informação a adquiriam por meio do ensino não-formal. No entanto, muitas das informações apresentadas por eles eram equivocadas. Quase a totalidade da turma tinha desconhecimento da obra ' Alice no país das maravilhas ', ou seja, eles não haviam realizado a leitura desta obra. Nosso encaminhamento foi o de apresentar uma síntese desta obra. Ao final, os alunos conseguiram fazer as relações presentes na fábula com a situação das partículas, estabelecendo as relações entre a dança da colisão com o acelerador de partículas. Afirmamos que a leitura contribuiu para o entendimento da Física de Partículas. Os alunos declararam, após a leitura, a existência de ' partículas menores que os elétrons, prótons e nêutrons ' e posicionaram-se favoravelmente a leitura pelo fato deste tipo de atividade ser diferente daquelas que habitualmente são realizadas e, também, pelo ' jeito bem legal de contar usando as histórias da Alice no país das maravilhas '.

Palavras-chave : Física de Partículas, Leitura de Textos, Ensino de Física.

## 1. Introdução

Há algumas décadas observa-se em muitos países a tentativa de inserir nos currículos de educação básica conteúdos de Física Moderna e Contemporânea (FMC). No âmbito do Ensino de Física no Brasil, a produção de trabalhos sobre a inserção da FMC começou a ter expressão há cerca de três décadas. Efetivamente, na década de 90 assiste-se a uma intensificação do número de estudos que envolvem esta temática. Existem vários pesquisadores da área de ensino de física que defendem a inserção destes conteúdos no ensino médio como, por exemplo, Pena (2006), Terrazzan (1992), Pinto e Zanetic (1999), Ostermann e Moreira (1998), Araújo e Lozada (2006), Siqueira (2006).

No que se refere à Física de Partículas, podemos dizer que ela fornece uma nova visão de mundo: o mundo microscópico. A Física de Partículas como uma Ciência contemporânea pode contribuir para a visão mais adequada da ciência, colaborando para uma reinterpretação da Física Clássica e mostrando aos alunos,

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20 a 25 de janeiro de 2013

como a Ciência é dinâmica, como ela se desenvolve, a contribuição de diferentes cientistas para se chegar a um conceito e como a experimentação se torna crucial e difícil de ser realizada, sendo necessário o investimento financeiro e cooperativo de diversos países e cientistas. Desta maneira, a Física de Partículas torna-se um conteúdo adequado para explicar o processo científico de validação de teorias, bem como o funcionamento da Ciência atual na busca pela compreensão da natureza (SIQUEIRA, 2006).

Pesquisas acerca do ensino de Física de Partículas, para alunos do Ensino Médio, ainda são poucas em comparação com outros tópicos curriculares da física, como pode ser constatado mediante revisão de literatura. Como por exemplo, Moreira (2009) utiliza de um mapa conceitual, um esquema bem simplificado para o Modelo Padrão; Alves e Costa (2010) propõem um trabalho utilizando um jogo educativo que pode ser utilizado como material de aplicação no Ensino Médio de conceitos sobre a Física de Partículas e Modelo Padrão; Santos, Calheiro e Palandi (2011) selecionam alguns tópicos fundamentais da Física de Partículas para a inserção no Ensino Médio, detalhando um pouco cada tópico: (i) Partícula elementar, (ii) Férmions e bósons, (iii) Interações Fundamentais.

De acordo com Araújo e Lozada (2006), apresentar o conteúdo de Física de Partículas Elementares no Ensino Médio constitui, sem dúvida, um desafio, uma vez que os tópicos de FMC não foram inseridos efetivamente nos currículos e o número de aulas semanais de Física, na maior parte das escolas, ainda é muito reduzido, sendo em alguns casos apenas uma aula semanal, o que em muito interfere na realização de um trabalho significativo.

## 2. Uma breve apresentação sobre Física de Partículas

Desde a antiguidade, o pensamento filosófico tentava descobrir do que era feito a matéria. Do século XVI ao XIX, por meio de investigações, chegou-se na ideia do átomo, logo depois iniciou-se a busca para mostrar a constituição atômica, abrindo o leque para ciência moderna. Com o avanço da Física Moderna e Contemporânea, Erwin Schrödinger, Louis Victor de Broglie e Werner Heinsenberg desenvolveram a teoria da mecânica ondulatória e Einstein revolucionou o estudo dos fenômenos atômicos, fazendo com que a física voltasse seus olhos para o mundo microscópico, dando origem a um de seus tópicos importantes: a Física de Partículas Elementares.

Partículas Elementares são os menores elementos existentes no Universo, que constituem toda a matéria. De acordo com Moreira (2009), o Modelo Padrão identifica as partículas básicas e especifica como interagem. Tudo o que acontece em nosso mundo resulta das partículas do Modelo Padrão. De acordo com esse Modelo, léptons e quarks (os quarks são possivelmente os constituintes fundamentais da matéria e são os que formam os prótons e nêutrons), são verdadeiramente elementares por não possuírem estrutura interna; e partículas que têm estrutura interna são chamadas de hádrons que são constituídas de quarks e os bárions de quarks e antiquarks. Do ponto de vista teórico, o conceito que define uma partícula elementar é antes de tudo, de natureza abstrata e matemática. Todas as partículas elementares são descritas por objetos matemáticos denominados funções de onda, a partir das quais são extraídas informações a dinâmica de tais partículas (ABDALLA, 2005).

A Física de Partículas como uma Ciência Contemporânea, pode contribuir para a visão mais adequada da ciência, colaborando mais ainda para uma reinterpretação da Física Clássica e mostrando ao aluno, como a Ciência é

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dinâmica, como ela se desenvolve, a contribuição dos diversos cientistas para se chegar a um conceito e como o papel da experiência se torna crucial e difícil de ser realizado, sendo necessário o investimento e cooperação de diversos países e cientistas. Desta forma, a Física de Partículas, torna-se um conteúdo adequado para mostrar o processo científico de validação de teorias, bem como o funcionamento da Ciência atual na busca pela compreensão da natureza. (SIQUEIRA, 2006).

## 3. A mediação da Física de Partículas por meio da leitura de textos

No Brasil existem vários programas de incentivo à leitura, com intuito de promover a valorização social da leitura em todo país. Podemos citar como exemplo o Programa Nacional de Incentivo à Leitura - PROLER que é um projeto de valorização social da leitura e da escrita vinculado à Fundação Biblioteca Nacional e ao MINC - Ministério da Cultura, presente em todo o país desde 1992. Em suas concepções saber ler e escrever são uma exigência sociocultural básica para viver nas sociedades modernas. Há, contudo, uma importante diferença entre saber ler e a prática efetiva da leitura: se o aprendizado da leitura atende a necessidades pragmáticas, como deslocar-se de um ponto a outro no espaço das cidades, trocarem correspondências, fazer compras e realizar outras tarefas cotidianas, é a prática da leitura que possibilita aos indivíduos participar de maneira ativa da vida em sociedade. O PROLER tem por finalidade contribuir para a ampliação do direito à leitura, promovendo condições de acesso a práticas de leitura e de escrita críticas e criativas. Isto implica articular a leitura com outras expressões culturais, propiciar o acesso a materiais escritos, abrir novos espaços de leitura, e integrar as práticas de leitura aos processos educacionais, dentro e fora da escola. Tornar a prática de leitura mais presente no cotidiano escolar é uma tarefa fundamental para um projeto político cuja meta é formar cidadãos leitores. A escola e a biblioteca são, nesse processo, instituições imprescindíveis e complementares, mas o aprendizado da leitura transcende a alfabetização.

No caso da física, especificamente, alguns autores vêm defendendo a leitura em sala de aula, argumentando que essa prática pode servir como ponto de partida para a ativação do desenvolvimento intelectual dos alunos (SILVA e ALMEIDA, 1993), ou que a responsabilidade do uso dela não se restringe a uma única disciplina (ALMEIDA e RICON, 1993). Andrade e Martins (2006) argumentam que atividades de leitura poderiam contribuir para diminuir o distanciamento entre o aluno e o conhecimento científico-tecnológico que muitas vezes, reflete e reforça uma falta de motivação para seu aprendizado.

Por outro lado, faz-se necessário analisar o material de divulgação disponível criteriosamente, mas sob o ponto de vista de quem receberá as informações e não com o elevado rigor e formalismo acadêmico do meio científico (ZANOTELLO e ALMEIDA, 2007). Por isso é necessários estudos que analisem materiais de divulgação científica, ampliando discussões sobre o funcionamento destes textos enquanto recurso de ensino.

## 4. Objetivo, questões norteadoras e desenvolvimento do estudo

Encontramos informações sobre Partículas Elementares em muitas revistas e livros de divulgação científica. Assim, estes materiais surgem como uma possibilidade de recursos para o ensino deste tópico. A partir da constatação básica de que o ensino de Partículas Elementares no Ensino Médio constitui um desafio

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para professores em docência escolar, procuramos compreender os significados atribuídos, por alunos do ensino médio, à física de partículas quando da leitura de textos de divulgação científica e as posições sobre a leitura de textos.

Das possíveis questões que seríamos relevantes responderem, nos parece significativo e propomos para este estudo: 1) Como alunos do ensino médio interpretam a física de partículas após a leitura de textos de divulgação científica? 2) Qual a contribuição da leitura e dos textos para o entendimento da física de partículas?

Para tanto, primeiramente, identificamos livros de divulgação que abordam o tema 'Física de Partículas'. Realizada esta etapa, selecionamos aquele que trabalharíamos com os alunos. Na sequência, montamos um episódio de ensino que trata exclusivamente da Física de Partículas para ser implementado em um conjunto de quatro aulas, com duração de 50 minutos cada uma.

Na primeira aula discutimos sobre o assunto que seria abordado. Abrimos a discussão perguntando aos alunos o que eram Partículas Elementares, modelos atômicos, LHC e Modelo Padrão. Da segunda à quarta aula dedicamos espaço à leitura e discussão de um extrato da obra 'Alice no País do Quantum' (GILMORE, 1998), intitulado 'O baile de Massa carados', que aborda uma divertida alegoria pela terra da física quântica - o grupo inter-relacionado de teorias sobre a natureza das partículas subatômicas que os cientistas usam para explicar o universo físico. Mediante as aventuras e encontros de Alice, o autor torna os aspectos essenciais do mundo quântico acessíveis.

No prefácio, o autor argumenta que ' este livro é uma alegoria da física quântica, no sentido dicionarizado de 'uma narrativa que descreve um assunto sob o disfarce do outro'. O modo pelo qual as coisas se comportam na mecânica quântica parece muito estranho para nossa maneira habitual de pensar e torna-se mais aceitável quando fazemos analogias com situações com as quais estamos familiarizados '.

Utilizamos como instrumento para a coleta de dados a produção escrita dos alunos e como instrumento de análise dos dados a Análise de Discurso, em particular as noções de autoria da análise de discurso. Assim buscaram indícios da '... passagem da 'repetição empírica', quando o estudante exercita a memória para dizer apenas aquilo que o professor ou o livro já havia dito (num mero exercício mnemônico), para a 'repetição histórica', ou seja, quando há incorporação de sentido próprio do aluno à memória constitutiva, isto é, o aluno passa a assumir o discurso como seu: a autoria. Entre essas interpretações teria uma intermediária, a 'repetição formal', na qual o estudante explicita as mesmas ideias vistas nas aulas, mas com uma outra roupagem, ou seja, repete o que foi dito com outras palavras (ALMEIDA et al ., 2008, p. 40).

## 5. Os significados atribuídos à Física de Partículas

Na primeira aula, evidenciamos que uma quantidade expressiva dos alunos não possui nenhum conhecimento sistematizado sobre a física de partículas, sobre o modelo padrão ou sobre a função do LHC. Isso pode ser justificado já que esse tópico não faz parte do programa curricular de física da escola. Os alunos que possuíam alguma informação a adquiriam por meio do ensino não-formal. No entanto, muitas das informações apresentadas eram equivocadas como pode ser observado mediante a leitura da produção da aluna ABP ao ser questionada, na primeira aula, sobre o seu conhecimento a respeito do LHC.

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É um acelerador de partículas que fica na Suíça ou na França, os cientistas achavam que quando o ligassem poderia acabar o mundo, mas depois descobriram que nada ocorreria de ruim (ABP)

Na produção da aluna ABP notamos indícios da repetição histórica, já que essa aluna parece remeter seu pronunciamento a um campo discursivo que ressaltaria as informações transmitidas pela mídia, fato possivelmente relacionado com a sua memória discursiva.

Ao utilizarmos o extrato do Livro ' Alice no País do Quantum ', percebemos que quase a totalidade da turma tinha desconhecimento da obra. Esse fato poderia dificultar as possíveis relações que iríamos fazer ao utilizarmos tais fábulas adaptadas para o ensino de partículas. Nosso encaminhamento foi apresentar uma síntese destas obras. No entanto, ao final desta leitura, os alunos conseguiram fazer as relações presentes na fábula com a situação das partículas. Como exemplo, podemos citar a resposta dos alunos ao serem questionados sobre o sentido que produziram quando leram o extrato 'O baile dos Massa carados' que aborda a Dança da Colisão. Em geral, os alunos conseguiram estabelecer a relação entre a dança da colisão com o acelerador de partículas, as falas abaixo são indicativas disso.

'Parece com a máquina aceleradora de partículas o LHC'. (GTS)

'LHC, a super máquina'. (TV)

'Um acelerador de partículas, onde uma partícula entra em colisão com a outra' (PTM)

'Dança da colisão é quando se chocam uma com a outra, entram em contato' (KBD)

Notamos, nestes discursos, que os alunos trouxeram elementos externos ao textos nas suas interpretações, realizando possíveis comparações da fábula com as situações das partículas. Tais interpretações podem ser classificadas como 'repetição formal', na qual o estudante explicita as mesmas ideias vistas nas aulas, mas com uma outra roupagem, ou seja, repete o que foi dito com outras palavras (ALMEIDA et al ., 2008, p. 40). Por outro lado, houve casos de alunos que não construíram argumentação própria para responder a questão. De maneira geral, estes alunos realizam cópias literais de frase do texto utilizado como, por exemplo, na produção da aluna CLC.

A dança continuou e mais colisões aconteceram aumentando de quantidade conforme o tempo ia passando. A cada dança que acontecia, partículas nucleares relativamente conhecidas se transformavam em coisas estranhas. Logo havia uma variedade assustadora de partículas, muito mais do que Alice já havia visto (CLC)

Nesse tipo de interpretação, podemos notar indícios da ocorrência da repetição empírica, ou seja, quando o estudante exercita a memória para dizer apenas aquilo que o professor ou o livro já havia dito (num mero exercício mnemônico (ALMEIDA et al ., 2008, p. 40). Ao serem questionados sobre a origem das partículas, após a dança da colisão, os alunos compreenderam que quando as partículas colidem elas formam novas partículas, como pode ser observado nas falas de alguns alunos, reproduzidas a seguir.

'Por causa da colisão'. (ARF)

'Elas surgiram por causa das mesmas colisões'. (RG)

'Duas partículas se colidiram e entraram em choque, assim foram criadas novas partículas' (PT)

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Na produção final dos alunos, perguntamos qual a compreensão deles sobre a Física de Partículas. Reproduzimos a seguir algumas das respostas obtidas.

'Que as partículas elementares estão em todas as partes, e é bastante importante na nossa vida'. (GA)

'Aprendi que essas partículas complementam o modelo padrão e que cada uma delas tem um formato diferente'. (AA)

'São partículas que não podem ser divididas, são indivisíveis'. (CL)

'Que ao contrário do que eu acreditava existem partículas menores que prótons, nêutrons'. (RG)

Notamos nas resposta indícios da ocorrência da repetição formal, já que esses alunos mencionaram as mesmas ideias discutidas nas aulas, mas com uma outra aparência, ou seja, reproduziram o que foi falado com outras expressões, tal como argumenta Almeida et al . (2008, p. 40).

Com base nas falas dos alunos é possível afirmar que as leituras contribuíram, pelo menos em parte, para o entendimento da Física de Partículas. Em geral, os alunos declararam, após as leituras, a existência de ' partículas menores que os elétrons, prótons e nêutrons que formam toda a matéria ' como exposto nesta produção de MM. Por outro lado, as produções elaboradas pelos alunos carecem de argumentação. Percebemos que elas foram elaboradas sem nenhum cuidado. Os termos científicos são utilizados isoladamente em frases soltas. Essa constatação pode ser justificada pelo fato dos alunos não estarem habituados com atividades nas quais são solicitados registros escritos, nos quais há necessidade de utilizarem argumentação. As atividades solicitadas contribuíram nesse sentido, opondo-se as aulas até então baseadas exclusivamente na matematização dos conteúdos, como pode ser comprovado mediante a leitura da fala de um aluno, reproduzida a seguir.

'Com os textos podemos compreender melhor sobre as partículas elementares, é mais fácil de entender essa matéria, do que ficar fazendo contas' (ABP).

## 6. As posições dos alunos no que diz respeito a leitura de textos

Ao final da implementação, perguntamos aos alunos qual era a opinião deles sobre a leitura de textos. Reproduzimos algumas das respostas:

Em minha opinião o uso de textos e livros científicos é muito importante para nós, com isso aprendemos mais sobre a vida científica. (GF).

É sim uma boa opção, mas pessoas igual a eu que não gosta de ler não leram todos os textos. (FCN).

Eu acho legal já que a matéria não é tão interessante e usam um jeito bem legal de contar usando as histórias da Alice no país das maravilhas. (WL)

Notamos que os alunos não estavam habituados com práticas de leitura, pois se assim fosse eles não apresentariam resistência para realizá-las, como aconteceu com alguns alunos que não desenvolveram a leitura. A segunda fala é indicativo deste aspecto, uma vez que ela nos permite comprovar o que já imaginávamos, ou seja, a falta de hábito e incentivo de leituras. Em geral, os alunos posicionam-se favoravelmente a leitura pelo ' modo divertido de se aprender a matéria ' e pelo ' jeito bem legal de contar usando as histórias da Alice no País das Maravilhas', como na terceira fala, acima reproduzida.

Nosso trabalho criou condições de leitura que modificou em parte a prática escolar da turma na qual o trabalho foi desenvolvido. Utilizamos este texto com

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características totalmente divergentes dos livros didáticos, que podem ser trabalhados pelo professor, criando uma conexão para se esclarecer melhor a tecnologia, gerando um contato com os jovens que terão um conhecimento maior do que está em seu cotidiano, como pode ser comprovado mediante a leitura da fala de um aluno, reproduzida a seguir.

'Os textos científicos são muito importantes em nosso aprendizado, pois nos tira dos estudos básicos que temos na escola'. (MM)

Para finalizar, destacamos que a leitura é produzida em determinadas condições de produção e em um contexto sócio-histórico que deve ser levado em conta no processo de interpretação, tal como é explicitamente pontuado no contexto da Análise de Discurso.

## 7. Considerações Finais

Observamos modos diferentes de interpretação e diversos tipos de repetições: a formal, nos momentos em que os alunos se detiveram no texto, verbalizando os sentidos atribuídos com as próprias palavras; a empírica, quando observamos apenas aquilo que o professor ou o texto já havia dito; e a histórica, quando encontramos rastros da inscrição de alguns alunos em uma rede de filiações ligadas à sua memória discursiva. Essas repetições demonstram a incompletude da produção da leitura e, consequentemente, da produção de sentidos, sendo que os sentidos não estão inscritos nos textos, mas num conjunto de formações discursivas, entre elas históricas, sociais, pedagógicas, entre outras.

Por outro lado, uma das contribuições desta investigação diz respeito à avaliação do uso de textos de divulgação científica em aulas de física do ensino médio. Com ele foi possível determinar alguns obstáculos que podemos encontrar ao tentar utilizar este tipo de texto no ensino da Física de Partículas. Com isso, utilizando as contribuições da presente pesquisa, podemos avaliar quais textos são mais convenientes de serem utilizados em sala de aula e a maneira mais proveitosa. Nesse sentido, apontamos que os professores façam um levantamento, junto aos seus alunos, sobre a leitura que eles possuem de fábulas clássicas, caso utilizem textos adaptados que façam uso delas, para o ensino de conceitos físicos. Nosso estudo mostrou que, grande parte da turma não havia realizado a leitura de fábulas clássicas, o que nos levou a realizar uma breve discussão delas para que pudéssemos utilizar os textos adaptados que fazem analogias com estas obras.

No presente momento, arriscaríamos afirmar que as atividades de leitura mostraram-se como um dos possíveis caminhos ao ensino da Física de Partículas, incentivando o hábito de leitura consequentemente, transcendendo à concepção de ensino expositivo e da aprendizagem que se revela somente mediante habilidades lógico-matemáticas.

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