UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA SOBRE A FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA, PROPOSTA NO CONTEXTO DO PIBID, TENDO A HISTÓRIA DA CIÊNCIA COMO TEMA ESTRUTURADOR

## UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA SOBRE A FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA, PROPOSTA NO CONTEXTO DO PIBID, TENDO A HISTÓRIA DA CIÊNCIA COMO TEMA ESTRUTURADOR

Bárbara do Nascimento Costa Aranha 1 , Winston Gomes Schmiedecke 2

1 IFSP - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo/Licencianda em Física,

barbara\_ncaranha@yahoo.com.br

2 IFSP - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo/Departamento de Física,

winston.fisica@gmail.com

## Resumo

Dentre as diversas práticas que permeiam a escola atual e caracterizam o processo de ensino-aprendizagem, merece destaque a longevidade das aulas e momentos didáticos que ainda se sustentam apenas sobre os pilares do chamado 'ensino tradicional'. Criticado por documentos oficiais e pesquisadores da área de Ensino de Ciências, esse pode ser um dos fatores que reforçam o insucesso e os ainda elevados índices de evasão que caracterizam nossa Escola Básica. Como consequência, diferentes estratégias e abordagens didáticas mostram-se cada vez mais necessárias às praticas docentes que visam à diversificação dos recursos disponíveis para a formação dos futuros professores e, quiçá, atualização/complementação das práticas dos profissionais que adentram as salas de aula há algum tempo. Tendo como principal objetivo a articulação efetiva entre a formação do professor de Física e critérios e características próprias da História da Ciência (HC), de maneira a inserir e, principalmente, instrumentalizar os futuros docentes para essa aproximação com a HC, este trabalho apresenta uma proposta de sequencia didática, abordando a Física Moderna e Contemporânea, desenvolvida em uma disciplina do curso de licenciatura em Física do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) por uma aluna bolsista do PIBID. Apoiada no trabalho com a HC, essa disciplina procura apresentar aos licenciandos o conhecimento científico como resultado de uma construção humana inserida em um contexto histórico, social, econômico e político, oferecendo uma dimensão cultural mais ampla para o ensino da Física.

Palavras-chave : Formação de professores - História da Ciência - PIBID - Sequência didáticas - Física Moderna e Contemporânea

## Introdução

Ainda que seja motivo de atenção e destaque dentre pesquisadores das áreas de História da Ciência (HC) e Ensino de Ciências (EC) (Gil-Pérez, 1993; Matthews, 1995; Peduzzi, 2001; Martins, 2006; Forato et al ., 2011, Höttecke e Silva, 2011, entre outros), principalmente nas últimas duas décadas, a aproximação entre essas duas áreas tem se mostrado pouco eficaz quando se leva em consideração sua efetiva chegada nas salas de aula da nossa Escola Básica.

Dentre os principais obstáculos que se interpõe entre a teorização e a almejada prática pedagógica de fato alicerçada por conteúdos e características próprias da História e da Filosofia da Ciência (HFC) identificados por Martins (2007), destacamos: (1) a pouca disponibilidade de material didático de qualidade, ainda que nos últimos anos a tendência tenha sido de significativo aumento da oferta; (2) uma demasiada preocupação das escolas em preparar seus alunos para as provas de vestibular, nas quais conteúdos de HFC são ausentes; (3) a dificuldade e a resistência do aluno do Ensino Médio em perceber a relevância da HFC em seu aprendizado, reforçada pelo descarte deliberado desse corpo de conhecimentos nas provas dos vestibulares; (4) a relutância dos docentes de Física em perceberem que o fracasso de iniciativas do uso da HFC em sala de aula também está relacionada com os próprios professores e não somente a questões

externas (livro, vestibulares, alunos etc.); e (5) as disciplinas que trabalham HFC nos cursos de formação de professores sem efetividade, levando-se em consideração que raros são os recém formados que incorporam as ações desenvolvidas nesses cursos em suas práticas pedagógicas.

Sem qualquer pretensão de encontrar soluções definitivas para essa realidade, dispomo-nos, no presente trabalho, a oferecer alternativas para atenuar a falta de efetividade destacada no item 5, apresentando mais resultados das ações propostas ao longo de uma disciplina oferecida no sexto semestre da licenciatura em Física do campus São Paulo do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), na forma de uma sequência de ensino-aprendizagem elaborada por uma licencianda desse curso, que é bolsista do Programa de Incentivo a Bolsas de Iniciação à Docência (PIBID), desenvolvendo há mais de um ano ações junto a uma escola da rede pública estadual.

Aproveitando, ainda, o destaque feito por Martins (2007) a respeito da boa receptividade dos licenciandos e professores formados quanto à inserção de conteúdos de Física Moderna e Contemporânea (FMC) no Ensino Médio, a licencianda direcionou seus esforços nesse sentido, em confomidade, inclusive, com o que sugerem nos últimos tempos diversos pesquisadores da área de EC (Terrazzan, 1994; Camargo, 1996; Menezes e Hosoume, 1997; Valadares e Moreira, 1998; Pinto e Zanetic, 1999; Ostermann e Moreira, 2000; Brockington e Pietrocola, 2004, entre outros) e, também, documentos oficiais, como é o caso dos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM).

Apenas para reforçar a importância dada à inclusão da FMC como conteúdo a ser trabalhado no Ensino Médio, verificamos que grande parte dos livros didáticos utilizados nesse nível, em suas edições mais recentes, apresenta essa incorporação. O Guia de Livros Didáticos - PNLD 2012, ao estabelecer seus critérios visando à aprovação das obras de Física, destaca, entre outros elementos, ser essencial que a obra aborde:

'sempre de forma adequada e pertinente, considerando os diversos estudos presentes na literatura atual da área, tópicos usualmente classificados como de Física Moderna e Contemporânea e que sejam considerados importantes ou mesmo imprescindíveis para o exercício da cidadania ativa, crítica e transformadora, bem como para a inserção ativa, crítica e transformadora no mundo do trabalho '. (BRASIL, 2011, p.16, grifos nossos )

## Descrição do Trabalho Desenvolvido

O IFSP é uma instituição fortemente caracterizada por formar alunos em áreas técnicas principalmente a partir da segunda metade do século passado, tendo na última década passado a oferecer cursos de licenciatura, dos quais, pelas próprias características do SNEF, somente a licenciatura em física é destacada neste trabalho.

Um dos diferenciais da licenciatura em Física do IFSP consiste em preparar seus licenciandos para os desafios e dificuldades do trabalho realizado no âmbito da escola pública enquanto professores, e não unicamente pesquisadores.

Com esse intuito, o curso é estruturado de forma a promover o contato dos licenciandos com diferentes recursos pedagógicos e estratégias de ensino, instrumentalizando-os nas diferentes possibilidades e vertentes, tais como a experimentação, a HC, as Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) etc., como reais possibilidades a serem exploradas em suas futuras aulas.

Assim sendo, essa proposta de formação visa habilitar os futuros professores para o desenvolvimento de aulas que se contraponham ao estilo chamado 'tradicional',

permitindo ao aluno perceber a Física inserida em uma dimensão cultural mais ampla, sempre apta a propor e/ou sustentar interlocuções com outras disciplinas por ele cursadas.

Sendo o foco deste trabalho o uso da HC como estratégia de ensino para aulas de Física a serem ministradas no Ensino Médio regular, cabe aqui o destaque para uma disciplina desse curso que, em especial, possibilitou o desenvolvimento de propostas de aulas visando tal articulação.

História, Ciência e Cultura (CHC) é uma disciplina ministrada no sexto semestre do curso de licenciatura em Física que tem como objetivo compreender o conhecimento científico ao longo do seu desenvolvimento histórico, abarcando elementos da historiografia da HC potencialmente capazes de se constituírem como estratégias para o se ensinar Física na Escola Básica . 1

Visando à identificação dos materiais didáticos mais adequados aos temas escolhidos pelos licenciandos para serem explorados nas sequências didáticas que individualmente deveriam construir, como principal elemento de avaliação nessa disciplina, os alunos apresentaram seminários, em duplas, expondo o resultado de uma pesquisa por eles realizada em cima de artigos publicados em dois periódicos de grande relevância na área de pesquisa em EC: a Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF) e no Caderno Brasileiro de Ensino de Física (CBEF).

A proposta consistia em analisar dois artigos dentro do contexto dos critérios de referência da moderna historiografia da HC, critérios esses exaustivamente trabalhados ao longo do curso, buscando analisá-los e criticá-los de maneira objetiva e concisa, sendo um artigo destacando aspectos em concordância com aproximação com a HC em referência e, o outro artigo, apresentando uma abordagem sem alinhamento com os critérios estabelecidos.

- O principal objetivo dessa atividade é a ênfase nas diversas maneiras sob as quais a HC pode ser utilizada no EC, evidenciando não haver uma única e hegemônica maneira de se escrever e trabalhar com a HC enquanto estratégia para a formação que se deseja promover, deixando claro que quem determina o tipo de HC são os objetivos educacionais daqueles que pretendem utilizá-la.

Ao final do semestre letivo, período em que todos os textos e demais materiais didáticos versando sobre as diversas temáticas propostas (Neutralidade em Ciência, Gênero em Ciência, Obstáculos para a implementação da HC no EC, Ciência e Poder, HC, Arte e Ciência, entre outros) já haviam sido trabalhados, e suas respectivas sínteses feitas e entregues, foi incumbido aos alunos que elaborassem suas próprias sequencias didáticas que, contemplando determinados conteúdos de Física trabalhados no Ensino Médio, necessariamente deveriam apresentar, de forma harmoniosa e efetiva, estratégias relacionadas à HC em sua composição.

Os detalhes de uma dessas sequências didáticas encontram-se apresentados a seguir.

## Resultados Obtidos

## Quadro 01: Detalhamento da sequência didática produzida

## Objetivo

Promover a inserção da História da Ciência nos conteúdos de Estrutura da Matéria, utilizando em especial uma personagem da Física Nuclear com finalidade de abordar aspectos presentes na relação entre gênero e ciência.

## Métodos de Abordagem

- · Uso de livro didático a fim de contemplar os conteúdos abordados no Ensino Médio.
- · Uso de artigos acadêmicos, na íntegra ou adaptados, para uso do professor e dos alunos.
- · Aplicação de atividade experimental.
- · Aulas expositivas com o auxílio do Power Point.
- · Uso da sala de informática para realização de simulação virtual de experimentos.

## Recursos Utilizados

Artigos Científicos e Textos Utilizados:

* Como não escrever sobre história da física - um manifesto historiográfico, de Roberto de Andrade Martins. Extraído da Revista Brasileira de Ensino de Física 23 (1): 113-129, 2001 .

- * Mulheres que Ganharam Prêmio Nobel em Ciências (suas vidas, lutas e notáveis descobertas , de Sharon Bertsch McGrayne - Cap. 3 - Lise Meitner;
- * Divulgando a visibilidade das mulheres na ciência, de Maria Conceição da Costa. Extraído do suplemento especial da Revista Manguinhos,v.15, jun-2008;
- * O papel da Identidade Cultural como elemento da aprendizagem em Física: Uma discussão através do papel social da ciência no Brasil, de Ivã Gurgel e Graciela Watanabe. Extraído das Atas do XII EPEF, 2010.

## Livro Didático Adotado:

- · Física em Contextos - Capitulo 13: Estrutura de Matéria - Página 396 De Maurício Pietrocola et al .

## Cronograma:

As aulas foram planejadas de acordo com o conteúdo destinado ao 3º ano do ensino médio regular, sendo que essa sequência didática consiste num total de nove aulas, cada aula de cinquenta minutos de duração.

Os encontros ficam assim escalonados:

## 1ª AULA

Recursos Utilizados: Apresentação Power Point Conteúdo:

- · O átomo: Divisão da matéria a procura de uma unidade de matéria; Breve panorama sobre a história da estrutura da matéria - (baseado na página 398 do livro)
- · Os modelos atômicos: Modelo Atômico de Dalton; Modelo Atômico de Thomson; Modelo Atômico de Hantaro Nagaoka.

## 2ª AULA

Recursos Utilizados: Apresentação Power Point e aula expositiva (lousa para efetuar cálculos) Conteúdo:

- · Os modelos atômicos (continuação): Modelo Atômico de Rutherford; Experimento de Rutherford (ao bombardear chapas de ouro com partículas alfa percebeu que essas quase não desviavam); Determinação do diâmetro do átomo e seu núcleo (lousa); Cálculo de maior aproximação alcançada por uma partícula alfa (lousa).

## Aplicação da Atividade I: Lista de exercícios I (para ser resolvida na aula)

## 3ª AULA

Recursos Utilizados: Apresentação Power Point Conteúdo:

- · Recursos Utilizados: Apresentação Power Point
- · Conteúdo:
- · Níveis de energia no átomo: Implicações/consequências do modelo atômico de Rutherford; Proposição do modelo atômico de Niels Bohr; Postulados de Bohr e aplicação no átomo de hidrogênio; transição eletrônica.
- · Aplicação da Atividade II: Lista de exercícios II (para fazer em casa e trazer na próxima aula)

## 4ª AULA

Recursos Utilizados: Sala de Informática Conteúdo:

- · Dúvidas sobre a lista de exercícios II: Esclarecimento das dúvidas dos exercícios feitos

em casa e posteriormente recolhidos;

- · O átomo de Bohr aplicado ao átomo de Hidrogênio: Aplicação de atividade experimental sobre o átomo de Bohr (utilização do simulador ). 2

## 5ª AULA

Recursos Utilizados: Aula expositiva e atividade experimental Conteúdo:

- · Núcleo Atômico: estabilidade do núcleo; Linha de estabilidade
- · Atividade experimental: Como o núcleo com cargas positivas e neutras conseguem se manter juntas? (para fazer na aula)

## 6ª AULA

Recursos Utilizados: Aula expositiva

## Conteúdo:

- · Decaimento Radioativo: Decaimento Radioativo; tipos de radiação alfa, gama, beta e resolução de exercícios do livro Contextos da Física página 435 e 436.
- · Aplicação da atividade experimental: Decaimento Radioativo e Tempo de meia vida'

## 7ª AULA

Recursos Utilizados: Aula expositiva e uso do livro didático Contextos da Física página 437. Conteúdo:

- · Lei do decaimento radioativo: Conceitos de instabilidade dos átomos radioativos; lei de decaimento radioativo e tempo de meia dos átomos radioativos; análise de alguns exemplos de decaimento (urânio e tório).

## 8ª AULA

Recursos Utilizados: Aula expositiva, Power Point sobre Lise Meitner e atividade sobre neutralidade da ciência.

## Conteúdo:

- · Fissão Nuclear: Definição de fissão nuclear; análise de um trecho em especial do livro didático adotado - página 439; apresentação Power Point sobre Lise Meitner e aspectos sobre gênero e ciência baseado nos textos Divulgando a visibilidade das mulheres na ciência de Maria Conceição da Costa e do capítulo 3 do livro Mulheres que Ganharam Prêmio Nobel em Ciências (suas vidas, lutas e notáveis descobertas)de Sharon Bertsch McGrayne; ;
- · Atividade com uso da história da ciência: Produção de um texto baseado em trechos do livro Mulheres que Ganharam Prêmio Nobel em Ciências (suas vidas, lutas e notáveis descobertas) de Sharon Bertsch McGrayne, Capítulo 3;Lise Meitner , do texto Divulgando a visibilidade das mulheres na ciência de Maria Conceição da Costa e do artigo O papel da Identidade Cultural como elemento da aprendizagem em Física: Uma discussão através do papel social da ciência no Brasil - Ivã Gurgel e Graciela

## Watanabe.

## 9ª AULA

Avaliação Individual com consulta Conteúdo:

- · Panorama sobre a história da estrutura da matéria; Modelo Atômico de Dalton; Modelo Atômico de Thomson; Modelo Atômico de Hantaro Nagaoka; Modelo Atômico de Rutherford; Experimento de Rutherford; Implicações/consequências do modelo atômico de Rutherford; Proposição do modelo atômico de Niels Bohr.

## Avaliações:

Ao todo seriam propostas sete atividades para nota durante as aulas ministradas nesta sequência didática em diferentes momentos:

- * Ao todo seriam aplicadas duas listas de exercícios resolvida pelos alunos, sendo uma lista no conteúdo de 'O átomo e os modelos atômicos' e a outra lista no conteúdo ' Os níveis de energia do átomo'.
- * Atividades de cunho experimental com o auxílio de recursos de informática e analogias nos temas: Átomo de Bohr; O Átomo e suas Interações; Atividade 'Decaimento Radioativo e Tempo de meia vida'.
- * Atividade utilizando história da ciência - abordar aspectos presentes na relação entre gênero e ciência utilizando uma personagem da física moderna/nuclear Lise Meitner.
- *Avaliação final de todos os conteúdos - A prova final visa analisar todos os conteúdos trabalhados nessa sequência proposta, incluindo as atividades experimentais e de história da ciência.

Os textos utilizados nessa sequência de ensino não foram necessariamente todos utilizados nas atividades dos alunos. Em especial o texto sobre Identidade Cultural serviu de referência para o professor, por exemplo, preparar a apresentação em power point sobre Lise Meitner, de modo a explorar aspectos da identidade cultural presente em todas as sociedades e, portanto, na sociedade científica.

Deve-se também lembrar que há uma dificuldade bastante acentuada com relação às atividades de leitura por parte dos alunos, que também foi considerada no momento de elaboração da sequência didática. Assim, os textos submetidos aos alunos foram adaptados em relação aos originais, sendo reduzidos para uma quantidade de páginas adequadas ao contexto da sala de aula, sem, contudo, torná-los desconexos.

Essa atividade, apesar de ainda não ter sido aplicada efetivamente em turmas de Ensino Médio, visa explorar questões referentes a gênero e ciência, no que tange às diversas manifestações de preconceito existentes nessa seara no contexto científico e como os valores impregnados em uma sociedade influenciam as demais relações nela existentes.

Uma possibilidade a ser considerada para uma futura aplicação dessa sequência didática se encontra dentro do contexto do projeto, já que a licencianda em questão é bolsista deste projeto e, portanto , frequenta as aulas que são destinadas ao 3º ano de ensino médio regular na Escola estadual Brigadeiro Gavião Peixoto.

## Considerações Finais

Mesmo estando inserida em um contexto no qual há a presença de grandes empecilhos, é preciso enxergar a sala de aula como um lugar em que ocorre a formação, do professor e do aluno, perspectiva fortemente sustentada no projeto PIBID.

Para tanto, faz-se necessário enxergar a escola como um espaço que promove a formação do aluno além dos conhecimentos específicos, valorizando o emprego de diferentes aspectos e estratégias com esse intuito, caso da HC. O uso dessa no EC permite aos alunos uma percepção mais concreta e realista de como ocorrem o desenvolvimento e construção do conhecimento científico.

Nessa sequência didática foram trabalhadas questões referentes às relações entre gênero e ciência, que permitem uma discussão acerca de como valores e características que estruturam a identidade cultural de uma sociedade influenciam nas diferentes esferas das relações humanas, inclusive relações no meio científico, mostrando, também, possibilidades a serem aplicadas em aulas de Física e demais Ciências, a fim de oferecer aos alunos uma formação que vá além dos conteúdos específicos tradicionais.

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