USANDO O MODELO PADRÃO DE PARTÍCULAS PARA DISCUTIR RADIOATIVIDADE: RELATO DA EXPERIÊNCIA DE PIBIDIANOS

## USANDO O MODELO PADRÃO DE PARTÍCULAS PARA DISCUTIR RADIOATIVIDADE: RELATO DA EXPERIÊNCIA DE PIBIDIANOS

*Gustavo Souza Gomes , Thaís Balada Castilho , Gabriel Nunes ¹ ² Martinez , Marcos Dionízio Moreira ³ GLYPH<31> , Nilva Lúcia Lombardi Sales GLYPH<31>

¹ PIBID/Curso de Graduação em Física - Licenciatura/UFTM, drack\_golias@hotmail.com ² PIBID/Curso de Graduação em Física - Licenciatura/UFTM, taisballada@hotmail.com ³ PIBID/Curso de Graduação em Física - Licenciatura/UFTM, gabri-arg@hotmail.com GLYPH<31> Departamento de Física/UFTM email, dionizio@fisica.uftm.edu.br GLYPH<31> Departamento de Física/UFTM email, nilva@fisica.uftm.edu.br

## Resumo

A busca pela melhoria no ensino de Física no Ensino Médio é crescente e sempre necessária. Uma das alternativas é introduzir na educação básica tópicos de Física Moderna e Contemporânea e, sempre que possível, contextualizá-la. Procurando atuar nesse cenário, o PIBID-UFTM/2011¹ busca trazer esta evolução da educação com inserção de aulas com temas nas áreas descritas. Assim este relato apresenta a experiência de elaborar e apresentar uma aula expositiva, para alunos da terceira série do Ensino Médio, sobre radioatividade utilizando o Modelo Padrão de Partículas (MPP) para melhor explicar esse tema. A aula começou com um breve panorama histórico sobre a evolução dos modelos atômicos, abordou também as partículas elementares e as explicações para as emissões radioativas e terminou com o decaimento das principais radiações (beta, alfa e gama). Além de descrever as etapas da elaboração da aula em si, este relato mostra também as dificuldades e os ganhos de se montar uma aula quando se tem apenas um conhecimento muito superficial do tema, já que nós (pibidianos) também não vimos o assunto na nossa grade curricular.

Palavras-chave : Física Moderna, Modelo Padrão de Partículas, PIBID.

## Introdução

O PIBID, Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência, existe na Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM) desde 2009 e abrange atualmente a maioria das licenciaturas oferecidas nesta instituição. Em 2011 deu-se início ao programa do qual fazemos parte que tem como objetivos o favorecimento da educação básica, valorização do docente, e manutenção de um diálogo mútuo com troca de conhecimentos e ideias entre os professores das escolas parceiras e os alunos do curso de física. Nesse cenário, nós, licenciandos, oferecemos práticas e teorias que estamos aprendendo em troca de aprendemos com os professores supervisores do projeto como lesionar e como reagir de forma adequada em relação aos alunos das escolas. Isso pode ser visto no projeto institucional desta universidade quando ele diz que:

'Esse é o desafio que a Universidade Federal do Triângulo Mineiro deseja e se sente preparada para atender ao apresentar mais esta proposta a CAPES: o da habilidade de desenvolver - de forma interdisciplinar - programas sólidos e eficientes que contribuam para a formação inicial de seus alunos, futuros e/ou já professores da educação básica. Ao articular produção acadêmica, formação de professores, a UFTM contribui para que todos - inclusive a própria universidade adquiram uma visão caleidoscópica e não unilateral da educação, sendo capazes de refletir sobre suas ações práticas para reestruturá-las ao ponto de suscitar transformações contínuas.' (PIBID-UFTM,2011, p3-4)

## Subprojeto de Física

O subprojeto de física atualmente, faz uma parceria com duas escolas estaduais, de ensino médio, da cidade de Uberaba, com objetivo de levar conteúdos relacionados à Física Moderna e Contemporânea (FMC) para o Ensino Médio. Observamos que nessas escolas, assim como em muitas outras no cenário nacional, não há discussão de temas dessa natureza nas aulas regulares de física seja por falta de tempo ou de preparo do professor desta disciplina. É nesse cenário que o subprojeto de física, do qual fazemos parte, se propõe a atuar, como se pode ver em:

'Dentre as várias abordagens que aparecem nos documentos oficiais para a atualização do Ensino de Física, duas serão foco de trabalho desse projeto: a inserção de tópicos de Física Moderna e Contemporânea (FMC) e a utilização de abordagens histórico-filosóficas no ensino de conceitos científicos. Tais abordagens, pelos conteúdos específicos de física que abordam, podem facilitar tanto o desenvolvimento de atividades interdisciplinares, como o uso de novas tecnologias no ensino de física.' (Subprojeto de Física PIBID-UFTM, 2011, p3-4)

Sendo assim, neste trabalho faremos um relato de uma primeira experiência realizada no primeiro semestre de atuação do subprojeto. A proposta da atividade foi ampliar a discussão do tema radioatividade para incluir tópicos de física de partículas, ou mais especificamente, o Modelo Padrão de Partículas (MPP).

## Justificativa

- O PCN+ (Brasil, 2002) orienta que a utilização da Física Moderna é indispensável para que os alunos adquiram uma compreensão mais abrangente sobre como se constitui a matéria e da cosmologia permitindo uma reflexão sobre sua presença e seu 'lugar':

'O ensino de Física vem deixando de se concentrar na simples memorização de fórmulas ou repetição automatizada de procedimentos, em situações artificiais ou extremamente abstratas, ganhando consciência de que é preciso lhe dar um significado, explicitando seu sentido já no momento do aprendizado, na própria escola média'. (Brasil, 2002, pag. 60)

Apesar de presente em documentos oficiais há mais de uma década, esses temas ainda não são comuns em sala de aula, que mostra que ainda há muito para mudar. Pois, como já afirmava Zanetic (1999) no final do século passado: 'Estamos nos aproximando do final do século XX e a Física nele desenvolvida está longe de comparecer às aulas de nossas escolas'. Enfim, já estamos no século XXI e houve poucas mudanças, ou seja, a frase do prof. Zanetic, infelizmente ainda continua atual.

Contudo não devemos ignorar as tentativas de tornar temas mais atuais de física comuns nas salas de aula. Uma que pode ser destacada é a inclusão, ainda que de forma tímida, superficial e às vezes até inadequada, mas já mais forte, desses temas nos livros didáticos (LDs). Isso ocorreu por que o PNLD incentiva fortemente a presença de tais temas nos livros didáticos, o que, aliás, até é um dos critérios de análise destes livros no programa. Pudemos perceber isso ao analisar os LDs usados pelos supervisores deste subprojeto, que estão entre os aprovados pelo Guia de Livros Didáticos PNLD 2012. Estes livros tentam abordar os temas de FMC, com uma introdução em cada capítulo utilizando aspectos da história da ciência e

trazendo a discussão para a realidade cotidiana dos alunos. Uma abordagem nova e que segue as orientações do PNLD, porém há um dos livros que abordam o tema só com exercícios com ênfase em matemática.

Segundo Ostermann & Moreira (2000) o momento é de passar do discurso à prática da sala de aula, pois a atualização curricular já está bem justificada e embasada em pesquisas e até já existe alguma bibliografia sobre esses temas. A inserção de temas mais contemporâneos de Física e a ligação dos mesmos com a vida social pode também contribuir com o aumento de interesse dos alunos pela própria física, o que também é um dos pressupostos desse subprojeto amparado pelas orientações das diretrizes nacionais para o ensino de física.

## Desenvolvimento da aula

Neste trabalho pretendemos relatar a experiência de produzir uma sequência didática para abordar a radioatividade a partir do estudo do modelo padrão de partículas. Essa atividade foi desenvolvida por três bolsistas do subprojeto de Física do PIBID com o auxílio dos dois professores supervisores e dos professores coordenadores do projeto. Esta aula, com duração de 3 horas foi ministrada aos alunos do Ensino Médio convidados a participar da mesma, no ambiente universitário. Isso porque, como a aula não fazia parte do planejamento inicial dos professores de física, foi necessário ministrá-la em horário oposto ao das aulas regulares. A aula foi estruturada em 3 etapas: um breve panorama histórico com os principais cientistas que contribuíram com o desenvolvimento destes conhecimentos, a explicação sobre a estrutura do átomo e seus componentes mais elementares, e a explicação sobre as três principais radiações emitidas por núcleos atômicos instáveis.

Cabe ressaltar que como nós ainda não havíamos estudado esse assunto, tivemos que fazê-lo para elaborar a nossa aula. Cabe lembrar que temas como este também não são comuns em disciplinas obrigatórias dos cursos de licenciatura em física, o que com certeza também contribui para a sua não utilização em sala de aula. Para esta etapa artigos como Ostermann (2001) que apresenta uma proposta de ensino, dentre os materiais criados, 'um pôster colorido sobre partículas elementares e interações fundamentais', o qual foi fundamental para o nosso trabalho.

Para discutir a estrutura do átomo, utilizamos o Modelo Padrão de Partículas que 'é uma teoria que explica as partículas e as forças fundamentais. Explica do que o mundo é feito e o que o mantém unido. Contudo, ainda existem muitas questões a serem respondidas.' (Aventura das partículas, 1999). Abordamos também a questão da instabilidade do átomo e consequentemente as suas possíveis emissões radioativas e seus processos de decaimento.

De forma geral, elaboramos uma série de slides para nos guiarem durante a aula. Para evitarmos que a introdução histórica, etapa inicial da aula, fosse meramente informativa, procuramos sempre que possível abrir espaço para a participação dos alunos. Para isso procuramos desde o início problematizar o tema com questões do tipo: 'O que é radioatividade? O que faz um átomo ser radioativo e outro não? Como cada tipo de radiação é produzida/emitida? Qual a diferença entre as radiações alfa, beta e gama?'.

A resposta a estas questões seria dada pelo MPP que foi apresentado aos alunos a partir de um vídeo extraído do DVD 'O Discreto Charme das Partículas

Elementares' (2008), que apresenta o próton, não como uma partícula elementar e sim como uma partícula formada por outras subpartículas, os quarks. Nos slides que seguiram a esse vídeo utilizamos a ilustração das partículas elementares disponíveis no livro homônimo ao vídeo (ABDALA, 2006). Esse foi um dos momentos da aula que permitiu uma grande interação com os alunos por causa dos nomes e das ilustrações dessas partículas que eram novidade para eles. Além de discutir o que era e quais eram as partículas atualmente consideradas fundamentais, como os elétrons e os quarks, também apresentamos para eles as partículas mediadoras, mas especificamente os gluóns, que são aquelas que mantêm os quarks unidos formandos os prótons e os nêutrons. Estes conceitos são importantes para entender a instabilidade de alguns núcleos, os de grande número atômico, que gera os processos radioativos. Vale lembrar que as emissões e os decaimentos radioativos normalmente são estudados no ensino médio nas aulas de química, mas do ponto de vista operacional e não fenomenológico. Ou seja, os alunos conhecem os fenômenos radioativos, em geral sabem operar com ele, mas não sabem explicar sua origem.

Por fim, chegamos à discussão das emissões e decaimentos radioativos, tópicos que os alunos já tinham algum conhecimento advindo das aulas de química dos anos anteriores. Assim como esperado esse conhecimento era superficial e não ia além de conhecer as três principais radiações envolvidas nesse processo. Mas isto não foi um problema, uma vez que nossa aula foi elaborada exatamente para atuar nesta questão. Aliás, nosso objetivo era justamente apresenta a esses alunos como o MPP pode ser utilizado para entender a radioatividade que eles já haviam estudado nas aulas de química. A adequação da aula foi facilitada pelo diálogo com os professores supervisores que nos trouxeram informações dos conhecimentos prévios de seus alunos.

Ao final da aula, entregamos uma lista de exercícios para os alunos resolverem com nossa ajuda. Para elaborá-la utilizamos o livro didático de uma das escolas parceiras desse subprojeto PIBID. Equilibramos a escolha de exercícios entre os conceituais e aqueles que necessitavam de ferramentas matemáticas para resolução, que são os mais tradicionalmente utilizados.

## As dificuldades encontradas

Como toda atividade nova, enfrentamos algumas dificuldades. Uma delas foi a inexperiência e imaturidade dos pibidianos, que eram alunos do segundo período da licenciatura em física e que nunca haviam dado aulas. Como era a primeira atividade proposta e nenhum dos pibidianos tinham tido contato prático ou teórico com preparação de aulas tivemos dificuldade na montagem, execução e aplicação da mesma. Soma-se a isso o fato de o conteúdo também ser novidade para o grupo. Apesar de que tivemos um primeiro contato, ainda que superficial, com o MPP e o DVD 'O Discreto Charme das Partículas Elementares' (2008) em uma disciplina do primeiro período. Assim nosso desafio era estudar melhor o conteúdo, separar e organizar as informações que seriam utilizadas na aula e estruturá-las de maneira que os alunos conseguissem compreendê-las.

Outra dificuldade foi exatamente a seleção de material de estudo e apoio. Percebemos a problemática de introduzir assuntos que não são tratados rotineiramente no Ensino Médio. Primeiro porque não tínhamos um livro que nos orientasse na estruturação da aula. Nós teríamos que fazer essas escolhas. Segundo, por se tratar de um assunto que não estava no livro ou no planejamento

do professor deles, era preciso convencê-los da importância da nossa aula. Assim como também foi difícil manter a turma atenta ao conteúdo e fazer com que os alunos interagissem conosco durante a aula.

Por fim outro problema foi o fato da aula não acontecer nas escolas no horário regular de aulas e sim na universidade no período contrário. Isso, provavelmente, fez com que muitos alunos não participassem da aula, apesar de terem se interessado no momento da divulgação e, inclusive de terem se inscrito.

## Considerações finais

A possibilidade de fazer esta atividade resultou em um grande amadurecimento dos pibidianos envolvidos com ela. Planejar e elaborar uma aula, saber explica-la e tirar dúvidas, nos trouxe um crescimento grande. Este foi o momento em que compreendemos o que realmente estávamos fazendo dentro do subprojeto de física do PIBID 2011. Foi realmente a nossa iniciação à docência. Obviamente este primeiro contato com os alunos foi exaltante e nervoso para ambos os lados, mas essencial para que houvesse aprendizado e confiança na relação mútua.

Para nós pibidianos é inegável o nosso aprendizado sobre o MPP, pois para que a aula pudesse ser realizada de forma satisfatória precisamos estudar muito. Assim houve uma compreensão mais detalhada do assunto e uma aproximação com o tema fazendo o que despertasse em alguns de nós o desejo de continuar os estudos, após a graduação, nesta linha de temática. Ou de outra forma, podemos dizer que esta experiência despertou e/ou renovou o gosto pelo aprendizado de um grupo de professores em formação. Característica importante para manter o interesse no processo de ensino-aprendizagem.

Do ponto de vista pedagógico percebemos a carência de material didático de boa qualidade com temas da física mais contemporânea. Esses assuntos até aparecem em alguns livros didáticos, mas muitas vezes de forma superficial ou até inadequada. Essa carência acaba sendo resolvido pelo uso de materiais paradidáticos ou artigos de ensino de física, o que nem sempre é de fácil acesso ao professor já em exercício. Provavelmente essas são as razões que afastam tais temas da sala de aula.

Infelizmente houve um pequeno público em nossa aula. Acreditamos que tenha se dado por conta de muito dos alunos da Terceira Série do Ensino Médio das escolas parceiras trabalharem no mesmo horário da nossa aula, o período da tarde. Ou talvez porque a nossa divulgação não tenha sido eficiente para tornar a aula convidativa, já que é comum o baixo interesse pelas aulas de Física e Química. Contudo, entre os alunos presentes o resultado foi bastante animador, pois, ao longo da aula eles alteram de uma postura mais inerte para outra mais participativa. O que nos mostra que a aula foi sim atrativa e interessante para eles. Mas fica também o registro da importância de despertar nos alunos o gosto pelo 'aprender física' no seu dia-a-dia. Tarefa essa que também é responsabilidade do professor. Ou seja, essa baixa participação na aula mostrou a nós pibidianos e aos nossos supervisores a necessidade de divulgar melhor atividades extras como essa aos alunos e mostrarlhes a importância de participar delas.

Os alunos já haviam estudado em outras aulas cada forma de radiação emitida por um núcleo atômico instável e como normalmente acontece, não sabiam explicar a origem de nenhuma delas. A nossa proposta foi justamente introduzir

teorias em desenvolvimento sobre Física Atômica pra eles, mais especificamente o Modelo Padrão de Partículas. Com isso queríamos oferecer subsídios teóricos para eles entenderem melhor a radioatividade. A aula os ajudou a compreender melhor o tema e também os ajudou a saberem discutir, argumentar e responder as perguntas literais e matemáticas do livro didático sobre decaimento e meia-vida.

## Agradecimentos

Queremos agradecer a CAPES pelo apoio financeiro para execução desse projeto, e as escolas estaduais Minas Gerais e Boulanger Pucci que permitiram a aplicação da atividade descrita neste relato.

## Referências

ABDALLA, M.C.B. O Discreto Charme das Partículas Elementares . São Paulo: Unesp, 2006.

MOREIRA, M.A. Partículas e Interações. Física na Escola , v. 5, n. 2, p. 10-14, outubro. 2004.

OSTERMANN, F. Um pôster para ensinar Física de Partículas na escola. Física na Escola , v. 2, n. 1, p. 13-18, maio. 2001.

OSTERMANN, F., MOREIRA, M.A Uma revisão bibliográfica sobre a área de pesquisa 'Física Moderna e Contemporânea no ensino médio'. Investigações em Ensino de Ciências , 5(1), 2000.

O DISCRETO charme das partículas elementares. Produção: Lina Mauro. São Paulo:

PARTICLE DATA GROUP. Aventura Das Partículas, 1999. Disponível em: <http://www.sprace.org.br/AventuraDasParticulas/>. Acesso em 10 de nov. 2011. Cultura vídeos, 2008. 1 DVD (52 min), son., color.

PIBID-UFTM. Projeto Institucional. 2011. Disponível em: http://www.uftm.edu.br/upload/ensino/Projeto\_institucional.pdf acesso em 23 Jul 2012.

PINTO, A.C.; ZANETIC, J. É possível levar a Física Quântica para o Ensino Médio? Caderno Catarinense de Ensino de Física. V.16, n.1, p.7-34, 1999.

Subprojeto de Física do PIBID-UFTM. 2011 Disponível em:

http://www.uftm.edu.br/upload/ensino/Subprojeto\_Fisica.pdf acesso em 23 Jul 2012