A FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA NO ENSINO MÉDIO: ALGUMAS TENDÊNCIAS DA ÚLTIMA DÉCADA

## A FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA NO ENSINO MÉDIO: ALGUMAS TENDÊNCIAS DA ÚLTIMA DÉCADA

## Marcella Campos de Araújo 1 , Yassuko Hosoume 2

1 PUC-Minas/Mestranda do Programa de Mestrado Profissional em Ensino de Ciências e Matemática, marcellaop@gmail.com

2 Universidade de São Paulo/Instituto de Física, yhosoume@if.usp.br

## Resumo

A principal razão para se ensinar Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio consiste na formação de indivíduos capazes de entender o mundo à sua volta, os fenômenos e tecnologias. Neste trabalho, fizemos um levantamento das pesquisas em Ensino de FMC no EM publicadas entre 2002 e 2011 nos principais eventos científicos (EPEF e SNEF) e periódicos brasileiros (RBEF e CBEF) da área de Ensino de Física e das dissertações e teses do banco da Capes e procuramos identificar a quem eles são dirigidos e qual o conteúdo de FMC é abordado. Os resultados mostram que, 60% deles são direcionados a professores, enquanto que 40% se dirigem a pesquisadores da área. Sobre a distribuição dos conteúdos de FMC, há uma alternação na predominância das publicações de cada subárea ao longo dos anos e, de um modo geral, a Mecânica Quântica contempla a maior parte dos trabalhos, seguida pelos artigos gerais, a Teoria da Relatividade e Cosmologia. É perceptível uma homogeneidade na distribuição desses conteúdos nas pesquisas dirigidas para professores e uma maior concentração de artigos gerais para pesquisadores. Os eventos científicos da área, com destaque para o SNEF, são o principal meio de divulgação desses trabalhos. Sendo assim, é fundamental que haja uma maior divulgação no meio escolar para que esses materiais e propostas metodológicas cheguem efetivamente à sala de aula.

Palavras-chave : Física Moderna e Contemporânea, Ensino Médio, Publicações, Público-Alvo, Conteúdo.

## Introdução

Segundo Nussenzveig (2002, p. 3), a física é em muitos sentidos a mais fundamental das ciências naturais, e é também aquela cuja formulação atingiu o maior grau de refinamento. Tomando como base Ostermann e Ricci (2004), por se tratar de uma ciência muito antiga, dividiremos cronologicamente em Física Clássica - até o século XIX - e Física Moderna e Contemporânea - final do século XIX até os dias atuais.

Para muitas pessoas, o Ensino Médio (EM) é a última fonte de instrução. Ater-se somente a tópicos abordados pela Física Clássica significaria privar esse indivíduo da compreensão do mundo em que ele vive. Como entender o funcionamento de transistores, lasers e usinas nucleares se o que foi estudado limita-se ao século XIX?

A Lei de Diretrizes Básicas da Educação Nacional - LDB (BRASIL, 1996) - e os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio - PCN (BRASIL, 1999) juntamente com as Orientações Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais - PCN+ - (BRASIL, 2002) enfatizam que a Física Moderna deve ser incluída no currículo do Ensino Médio e que 'é preciso rediscutir qual Física ensinar

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20 a 25 de janeiro de 2013

para possibilitar uma melhor compreensão do mundo e uma formação para a cidadania mais adequada' (BRASIL, 1999, p. 230).

Buscando informações sobre as principais tendências das pesquisas em ensino de Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio, selecionamos para análise os trabalhos feitos entre 2002 e 2011 publicados nas duas maiores revistas de Ensino de Física brasileiras (RBEF e CBEF), nos anais de dois dos principais eventos da área (EPEF e SNEF) e teses e dissertações do banco da Capes.

## Metodologia

Conforme Delizoicov et al (2011), a investigação de problemas relacionados ao ensino de ciências vem sendo realizada desde a década de 1970, a partir da criação do SNEF - Simpósio Nacional de Ensino de Física, cuja característica principal é reunir professores de diversos níveis de ensino para participação em cursos, mesas-redondas e apresentação de trabalhos. Para estimular a disseminação e discussão tópica dos resultados de grupos de pesquisa em ensino de Física entre pares pesquisadores, em 1986 foi criado o EPEF - Encontro de Pesquisa em Ensino de Física.

Além dos trabalhos apresentados em congressos, há revistas que divulgam artigos referentes às pesquisas de ensino de física. As principais revistas brasileiras são a RBEF - Revista Brasileira de Ensino de Física, publicada pela Sociedade Brasileira de Física e o CBEF - Caderno Brasileiro de Ensino de Física, publicada pelo Departamento de Física da UFSC.

Definimos nosso universo de pesquisa como sendo aqueles trabalhos cujo tema fosse O Ensino de Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio publicados entre janeiro de 2002 e dezembro de 2011, apresentados como painéis ou comunicações orais nos principais eventos científicos brasileiros (SNEF e EPEF), ou divulgados nas maiores revistas brasileiras da área (RBEF e CBEF) ou pertencentes ao banco de teses e dissertações da Capes. A escolha desses meios de divulgação científica decorre do fato de que são direcionados especificamente ao ensino de Física, e não das Ciências em geral, o que deixaria este trabalho excessivamente amplo.

- É imprescindível definir do que se trata, em termos de conteúdo, a Física Moderna e Contemporânea: de acordo com Machado & Nardi (2006), a Física Moderna engloba a Teoria da Relatividade, a Mecânica Quântica, a Física Nuclear, a Física de Partículas, a Física da Matéria Condensada e a Cosmologia.
- A Relatividade Restrita - ou Especial - e a Relatividade Geral são teorias desenvolvidas por Albert Einstein no começo do século XX que revolucionaram as concepções de tempo e de espaço e modificaram as concepções clássicas de matéria e energia (GROCH & BEZERRA JR., 2009). O que as difere, essencialmente, é o fato de que a primeira é um caso particular em que os efeitos da gravidade são ignorados.
- A Mecânica Quântica também causou rupturas no pensamento científico do século XX, agora, em escala atômica. É a base de sustentação da física nuclear, atômica, molecular e do estado sólido, da física das partículas elementares e da luz. (GRECA et al , 2001).

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Para a coleta do material, inicialmente entramos nos sites das revistas, dos eventos e da Capes e tentamos buscá-los por algumas palavras-chave, como Física Moderna, Física Moderna e Contemporânea, Física Nuclear, Física de Partículas, Natureza da Luz, Teoria da Relatividade, Relatividade, Cosmologia, Astronomia . Entretanto, alguns sites de revistas e eventos apresentaram problemas ao fazer a pesquisa por palavras-chave, então, passamos a folhear cada edição das revistas e lista de trabalhos apresentados nos eventos a partir de 2002 que contivessem essas palavras ou similares em seus títulos. No site da Capes isso não foi necessário.

Foram encontrados 212 trabalhos distribuídos nos meios de divulgação de acordo com a Tabela 01. Devido à grande discrepância na distribuição entre os meios de divulgação, os gráficos comparativos serão mostrados em termos de porcentagem de modo a proporcionar uma melhor visualização.

Tabela 01: Distribuição dos trabalhos nos meios de divulgação

Vale relembrar que somente artigos voltados para o ensino de FMC no EM compõem nosso rol de pesquisa, independentemente de seu público-alvo, do conteúdo abordado/desenvolvido, dos instrumentos pedagógico-metodológicos utilizados, se os métodos são aplicados direta ou indiretamente - através da qualificação dos professores - em sala de aula, se apresentam os resultados dessas intervenções ou das justificativas apontadas pelos autores para tal. Essas, aliás, são diversas possibilidades de análise desse material e, dentre elas, neste trabalho temos o objetivo de identificar a quem eles são dirigidos e quais são os conteúdos de FMC presentes.

Competem aos pesquisadores da área de ensino o desenvolvimento de trabalhos envolvendo a construção de materiais didáticos, pesquisas educacionais e projetos de formação de professores com a proposta de fornecer a estrutura para que professores possam reconstruir seus currículos e trazer aos alunos a física do século XX (GUERRA et al , 2011). Embora a maioria dos professores de Ensino Médio concorde com a inserção da FMC no currículo escolar, muitos deles não se sentem preparados para lecionar esse conteúdo e são vários os relatos (SANCHES & NEVES, 2010; D'AGOSTIN, 2008) de dificuldades encontradas durante a sua atuação profissional, como principalmente, a carência de materiais que supram as lacunas deixadas em sua formação, seja por terem feito um curso de Física com currículo deficiente ou por serem profissionais advindos de outras áreas (COSTA et al , 2011). Sendo assim, é imprescindível que se faça uma análise do público-alvo e conteúdos de FMC dos trabalhos selecionados, a fim de verificar como as tentativas de preenchimento dessas lacunas estão sendo feitas.

## Classificação do material de análise

Os trabalhos selecionados foram classificados segundo seu público-alvo e conteúdo abordado. Vejamos a seguir.

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## Público - Alvo

Os trabalhos relacionados ao ensino de FMC no EM podem ser direcionados a dois grandes grupos:

- · Professores do Ensino Médio (Professores): Os artigos classificados com este público-alvo apresentam propostas de ensino ou relatos de experiências que podem ser prontamente aplicadas por professores atuantes em suas salas de aula. São acompanhados de explicações sobre fenômenos físicos e aparatos tecnológicos, módulos didáticos e links para objetos de aprendizagem ou softwares hipermídia. Os materiais buscam 'aproximar e/ou motivar o professor de Ensino Médio na introdução de assuntos de Física Moderna e Contemporânea em suas aulas' (PINHEIRO et al , 2009).
- · Pesquisadores da área (Pesquisadores): Se encaixam nesta categoria os artigos que tratam de discussões conceituais, análises de livros didáticos gerais, revisões bibliográficas etc, e que 'possam respaldar a elaboração de materiais e propostas metodológicas em FMC para o EM' (OLIVEIRA et al , 2007) ou apontar 'quais rumos podem ser tomados à procura de soluções que possam servir de base para o desenvolvimento de propostas de ensino' (SILVA et al , 2011).

## Conteúdo Abordado

Trataremos a Teoria da Relatividade (TR) aqui como um todo, Geral e Restrita, visto que, muitas vezes, não há uma diferenciação clara nos artigos voltados para o Ensino Médio. Esta será a nossa primeira categoria nesta classificação.

Pela grande complexidade do tema, seja pelo grau de abstração ou pela dificuldade encontrada na matemática envolvida, e também por se tratar de trabalhos propostos em nível de Ensino Médio, englobaremos vários temas na grande área da Física Quântica e adaptaremos a sua classificação de acordo com os temas mais trabalhados no currículo escolar, baseando-nos, para tanto, no PCN+ (BRASIL, 2002):

- · Estrutura atômica da matéria (EAM): Trabalhos que abordem modelos de constituição da matéria, incluindo o núcleo atômico e seus constituintes;
- · Física nuclear e radiação (FNR): Materiais que tratam das radiações que compõem o espectro eletromagnético e suas diferentes formas de interagir com a matéria em situações como, por exemplo, usinas nucleares, indústria, agricultura ou medicina.
- · Natureza dual da luz (NDL): Publicações que explorem as diferentes interpretações da Mecânica Quântica para a natureza e o comportamento da luz, a partir do conceito de que um fóton ora se comporta como partícula em fenômenos como o efeito fotoelétrico e ora se comporta como onda em fenômenos como interferência e difração.

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Outra categoria é composta por artigos que abordam Cosmologia e Astronomia (Cosm./Astr.), cujo foco é voltado para o estudo da origem, da evolução e da estrutura do Universo.

Alguns trabalhos não se encaixam nessas categorias por tratarem da FMC como um todo ou de revisões bibliográficas e investigações a respeito da importância e opinião de alunos e professores acerca do Ensino de FMC no EM. Por esse motivo, constituirão uma classe diferenciada - Artigos Gerais (Gerais).

Apresentaremos os resultados da nossa investigação na próxima seção.

## Resultados

Após a classificação dos trabalhos de acordo com o público-alvo, 127 se destinam a professores (60%) e 85 para pesquisadores (40%).

Para ambas as categorias, o meio de divulgação preferencial é o Simpósio Nacional de Ensino de Física - SNEF, com 62% dos trabalhos. É interessante observar, no entanto, que o segundo meio de maior divulgação para professores são as revistas de Ensino de Física, lugar que é ocupado pelo Encontro de Pesquisa em Ensino de Física - EPEF - para o caso dos pesquisadores. A Figura 01 ilustra essas observações.

Figura 01: Gráfico - Meio de Divulgação x Público-Alvo entre 2002 e 2011

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Sobre a distribuição de conteúdos nos trabalhos, percebe-se que há uma maior concentração de artigos gerais, já que é uma categoria mais abrangente. Atendo-nos às outras classes, a Mecânica Quântica, composta por três categorias (EAM, FNR, NDL) recebeu a maioria dos trabalhos (44%), mas não há uma área preferencial dentre eles. Vejamos a Figura 02.

Figura 02: Gráfico - Distribuição de Conteúdos de FMC entre 2002 e 2011

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Embora o ano de 2005 tenha sido dedicado ao cientista Albert Einstein, não houve um aumento expressivo de publicações sobre o ensino de temas em que este obteve mais notoriedade, como Teoria da Relatividade (TR) e Efeito Fotoelétrico,

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aqui classificado na categoria NDL. Em contrapartida, o ensino de Cosmologia e Astronomia recebeu maior atenção por volta de 2009, chamado de 'Ano Internacional da Astronomia', conforme a Figura 03.

Figura 03: Gráfico - Distribuição de Conteúdos de FMC por período

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Ao analisar a Figura 04, é importante salientar que há uma maior homogeneidade na distribuição de conteúdos em trabalhos direcionados a professores. Os materiais de cunho geral, destinados ao ensino de FMC, como revisões bibliográficas, análises de livros didáticos, levantamento de concepções espontâneas de alunos, dentre outros assuntos, são preferencialmente, voltados à comunidade acadêmica, daí a disparidade na distribuição de conteúdos para esta classe.

Figura 04: Gráfico - Direcionamento de conteúdos de FMC

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Em relação às tendências de pesquisa em FMC em cada meio de divulgação, os EPEF, SNEF e teses e dissertações do banco da CAPES possuem aproximadamente um terço de suas publicações classificadas como 'Gerais', sendo que nos simpósios e encontros o segundo tema mais discutido é Física Nuclear e Radiação, enquanto que nos trabalhos de pós-graduação há um empate entre Teoria da Relatividade e Natureza Dual da Luz, temas, estes, que dominam as revistas de ensino de física. Essa distribuição pode ser vista na Figura 05.

Figura 05: Gráfico - Tendências de pesquisa em FMC em cada meio de divulgação

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## Considerações Finais

A partir da análise das publicações voltadas ao ensino de FMC no EM selecionadas entre 2002 e 2011 pudemos notar uma distribuição praticamente homogênea entre eles e a alternação da preeminência dos conteúdos de FMC ao longo dos anos, que ganham cada vez mais espaço, ao mesmo tempo em que há uma diminuição de publicações dos artigos 'gerais' a partir de 2004.

Esses artigos 'gerais', voltados principalmente aos pesquisadores, dominam os eventos da área e as publicações do banco de teses e dissertações da Capes, enquanto que os temas de 'Teoria da Relatividade' e 'Natureza Dual da Luz' ocupam a maioria das páginas das revistas científicas.

Percebemos, assim como Salém &amp; Kawamura (2009), a grande predominância de trabalhos apresentados em eventos, o que reflete a própria produção da área. Visto que aproximadamente 60% dos trabalhos são direcionados aos professores, é primordial que haja uma maior divulgação desses eventos e de revistas científicas no meio escolar, de modo que os materiais e propostas metodológicas sejam efetivamente aplicados em salas de aula, proporcionando uma atualização curricular que tem se mostrado urgente e necessária (OLIVEIRA et al , 2007).

## Referências

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