APROXIMAÇÕES ENTRE A FÍSICA E AS QUESTÕES SOCIOAMBIENTAIS: UMA PROPOSTA PARA A SALA DE AULA

## APROXIMAÇÕES ENTRE A FÍSICA E AS QUESTÕES SOCIOAMBIENTAIS: UMA PROPOSTA PARA A SALA DE AULA

## Fabiana Alves dos Santos 1 , Giselle Watanabe-Caramello 2

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo / Licenciatura em Física, fabiana\_ifspfisica@hotmail.com

2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo/ IFSP/ CCT, gisellewatanabe@gmail.com

## Resumo

Esse trabalho propõe e discute uma sequência de aulas cuja proposta baseia-se na inserção do tema 'mudanças climáticas' nas aulas de Física do ensino médio. Para tanto, toma-se como referência os conceitos e conteúdos tratados na Termodinâmica, incluindo as transformações de energia e a entropia. Visando identificar elementos que pudessem contribuir para a proposição da sequência de aulas, tomou-se como aspectos norteadores os pressupostos da Abordagem Temática e alguns elementos discutidos nos trabalhos publicados em congressos de Ensino de Física e Ciências. A partir desses elementos elaborou-se uma proposta para a sala de aula, procurando abarcar discussões em que ganham destaque os problemas que cercam a questão socioambiental, em especial, aqueles que pautados pelas incertezas. Dos resultados percebe-se a necessidade de explicitar nessas discussões aspectos da complexidade o que, por sua vez, pode incentivar um trabalho interdisciplinar na comunidade escolar, isso se deve, em parte, pela multiplicidade e entrelaçamento que o assunto demanda de diversas áreas.

Palavras -chave : ensino de Física, meio ambiente, complexidade, Abordagem Temática.

## Introdução

O conhecimento da Física, segundo os Parâmetros dos Currículos Nacionais (PCN+) (BRASIL, 2002), permite elaborar modelos de evolução cósmica, investigar os mistérios do mundo submicroscópico, das partículas que compõem a matéria, ao mesmo tempo em que contribui no desenvolvimento de novos materiais, produtos e tecnologias. Os PCN+ (BRASIL, 2002) também afirmam que tal conhecimento, apoiado em um processo histórico e dando ênfase à contínua transformação, contribui para que o aluno aproprie-se de uma 'cultura científica efetiva'. Essa cultura, por sua vez, traz à tona a concepção de que grande parte do conhecimento científico foi elaborada por meio de observação e diagnóstico dos efeitos que ocorrem na natureza, ou seja, é uma construção humana.

Ainda, nesse contexto, os PCN+ (BRASIL, 2002) salientam que a escola deve promover um ensino no qual o estudante se aproprie de um conhecimento adequado para interpretar os fenômenos físicos que o rodeia. Para isso, é necessário elaborar um ensino baseado na realidade dos alunos, os fenômenos com que efetivamente lidam, os problemas e indagações que movem sua curiosidade. Assim, parece fundamental que a escola tome para a si a responsabilidade de explicitar as relações que se estabelecem entre a teoria (conceitos e conteúdos) e a realidade discente (aspectos sociais, políticos, econômicos, culturais e ambientais que interferem sua vida). Com isso, o conhecimento científico, compartilhando dos olhares das outras esferas sociais, pode contribuir na formação de cidadãos

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20 a 25 de janeiro de 2013

capazes de interpretar seu mundo. A nosso ver, por meio dessa cultura científica 'construída' é possível que o estudante se posicione com mais clareza diante dos problemas vivenciados em suas comunidades, que muitas vezes não tem uma única solução.

A partir dessas reflexões e das diretrizes dadas pelos PCN+ (2002), vemos a necessidade de aproximar a abordagem da Física das questões de natureza social, política, econômica, cultural etc. Uma das maneiras de promover essa aproximação, tal como salienta García (2004), é trabalhar as questões socioambientais. Da mesma forma, Jacobi (2005) aponta para a necessidade de se trabalhar o tema meio ambiente, de forma que ele se torne significativo para os cidadãos, ou seja, promova a compreensão dos verdadeiros problemas que permeiam a questão. Nas palavras do autor (2005, p. 1), para que isso ocorra é fundamental 'estimular uma participação mais ativa da sociedade no debate dos seus destinos, como uma forma de estabelecer um conjunto socialmente identificado de problemas, objetivos e soluções'.

Para contemplar a questão socioambiental sob a perspectiva mencionada nos parágrafos anteriores, e considerando a possibilidade de desenvolvê-la em sala de aula, especificamente, nas aulas de Física, esse trabalho apresenta e discute uma sequência de aulas sobre o tema 'mudanças climáticas'. Essa sequência de aula é construída a partir dos elementos que surgem das reflexões acerca dos trabalhos publicados em congressos da área e dos pressupostos da Abordagem Temática (DELIZOICOV, ANGOTTI e PERNAMBUCO, 2002). De forma geral, para a produção da sequência, procura-se contemplar problemas socioambientais presentes no cotidiano do aluno, incentivando-os a participar ativamente das controversas que essas questões suscitam.

## Procedimentos de pesquisa e trabalhos analisados

Para elucidar aspectos que podem contribuir na produção da sequência, inicialmente foram identificados e analisados trabalhos que tratam o tema socioambiental. Os trabalhos selecionados foram publicados em congressos de Ensino de Ciências e Física, que disponibilizaram suas atas. São eles: XVIII Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF; 2009), X e XI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física (EPEF, 2006; 2008) e II Seminário Ibero-Americano de CiênciaTecnologia-Sociedade no Ensino de Ciências (SIACTS-EC, 2010). A escolha dos trabalhos foi feita a partir da leitura dos textos e da busca das palavras-chave, a saber, meio ambiente, sustentabilidade, CTSA e problemas ambientais. Dessa pesquisa, foram selecionados 5 trabalhos que se encontravam dentro dos parâmetros da pesquisa, ou seja, tratavam especificamente de alguma questão socioambiental, além de estarem preocupados com o contexto de sala de aula. Note que a escolha de poucos trabalhos está relacionada com a nossa intenção de estabelecer uma primeira aproximação com os autores que tratam do assunto, visando, com isso, identificar possíveis abordagens e elementos que podem contribuir com a sequência de aulas proposta.

A análise dos trabalhos se deu por meio dos procedimentos sugeridos na Análise Textual Discursiva (ATD) (MORAES e GALIAZZI, 2007), dos quais cabe ressaltar, a unitarização (fragmentação dos textos, originando as unidades de significado); a produção das categorias temáticas ; e a comunicação (elaboração de textos acerca das categorias temáticas). A partir disso foi possível explicitar duas

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categorias de trabalhos voltados à discussão de problemas socioambientais: (A) produção de materiais para sala de aula e (B) investigação de compreensões.

- O Quadro 1 traz algumas considerações sobre os trabalhos analisados, a partir das categorias acima sugeridas.

Quadro 1 : Trabalhos analisados e considerações.

De forma geral os artigos analisados procuram identificar elementos que podem subsidiar um trabalho no contexto socioambiental. Nota-se uma preocupação dos autores em trazer experimentos de baixo custo, visto que, segundo suas perspectivas, podem promover uma aproximação do aluno com sua realidade. Os trabalhos voltados à investigação de compreensão procuram discutir as concepções dos alunos sobre o meio ambiente e sua preservação, a utilização de recursos naturais e o impacto do homem na natureza. Esses trabalhos visam proporcionar debates em sala de aula, explicitando as possíveis soluções para os problemas socioambientais.

A partir dessas considerações, no item que segue, discute-se uma proposta para a sala de aula que, de certa forma, é influenciada por ambas as categorias encontradas. Isso ocorre porque há uma preocupação de todos os autores em trabalhar com a questão socioambiental, problematizando a discussão acerca desse tema a partir da construção de experimentos de baixo custo, produção e leitura de textos e promoção de trabalhos de investigação. Em outras palavras, a sequência de aulas proposta nesse trabalho reúne os elementos destacados nos artigos analisados (experimentação, produção e leitura de textos sobre o tema), mas

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também toma como elemento norteador para a sala de aula os pressupostos da Abordagem Temática (DELIZOICOV, ANGOTTI e PERNAMBUCO, 2002). É válido destacar que não foram utilizados os materiais identificados nos trabalhos, por exemplo, experimentos ou textos específicos, mas apenas a ideia de como empregá-los.

## A sequência de aulas sobre as mudanças climáticas

Considerando os elementos trazidos pelos trabalhos analisados e pautando nos pressupostos da Abordagem Temática (AT) (DELIZOICOV, ANGOTTI e PERNAMBUCO, 2002), foi elaborada uma sequência didática com foco na questão socioambiental e na abordagem da Física. A AT designa um conjunto de procedimentos e considerações que leva a uma outra organização curricular, a saber, centrada nos temas significativos para os alunos. Isso promove uma organização curricular em que as disciplinas escolares voltam-se à resolução de uma questão ou problema específico que, inspirados nas reflexões freireanas, tem relevância social. Nesse sentido, a temática socioambiental, a nosso ver, tem potencial para promover reflexões menos pautadas nos conceitos e conteúdos e mais próxima da realidade, em que surgem as contradições e incertezas; além disso, devido à natureza da própria temática, há possibilidades de diálogos entre as disciplinas. Diante disso, a influência da AT nesse trabalho refere-se à utilização de problemas sociais em sala de aulas vinculados aos conceitos e conteúdos tratados nas distintas disciplinas, a fim de proporcionar ações de investigação e problematização contextualizados à vida do aluno.

A sequência foi organizada para ser aplicada em cinco aulas de Física, do 1 2º ano do ensino médio. Para a produção da sequência considerou-se o planejamento do professor, resultando na inserção do tema no currículo previamente estabelecido pelo docente. É por esse motivo também que optou-se por discutir essa temática após as aulas de Termodinâmica, visto que nesse momento os alunos podem estar mais familiarizados com assuntos como as transformações de energia e trocas de calor. O Quadro 2 traz os principais assuntos tratados em cada aula.

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Quadro 2 : Sequência de aulas sobre mudanças climáticas

Na aula 1, que consiste na elaboração de um experimento de baixo custo, a intenção é discutir o processo de transformação de energia solar em energia térmica, além de abordar os conceitos físicos, como as trocas de calor. O experimento consiste em colocar um copo de água numa caixa de papelão forrada com papel alumínio e coberta com papel plástico filme. Essa caixa, com o copo de água, fica exposta ao sol e, ao lado dela, outro copo com água. Após alguns minutos é possível comparar a temperatura da água dos dois copos e discutir o processo de trocas de calor, a velocidade com que eles ocorrem nas duas condições. Após o experimento é proposta uma breve discussão com a sala, procurando sistematizar os principais fenômenos físicos que ocorrem de forma semelhante no experimento e num sistema aberto como a Terra.

Na aula 2, por meio de questionamentos, imagens e textos, são apresentados conceitos físicos sobre radiação solar, espectro eletromagnético e efeito estufa. As perguntas que norteiam essa aula são: (1) 'O que possibilita a manutenção da vida no planeta Terra?', (2) 'Se não houvesse a atmosfera, como seria a temperatura da Terra durante o dia e durante e a noite?', (3) 'Como o planeta Terra se matem aquecido?'. A abordagem em sala de aula consiste em iniciar pela questão (1), deixando os alunos se posicionarem até compreenderem que há vida porque há calor, fluxo de energia. Após chegarem nessa conclusão, as discussões voltam-se à 2ª e 3ª questão. A intenção com elas é discutir a importância do efeito estufa para a manutenção do sistema vivo no planeta.

Na aula 3, são apresentados alguns fenômenos naturais que podem contribuir para as mudanças climáticas sem interferência humana, sendo eles o Ciclo de Milankovitch e os fenômenos El Niño e La Niña. Por meio da Figura 1 , discute-se como ocorre o Ciclo de Milankovitch, identificando três mudanças cíclicas do planeta que poderiam ser relevantes para as mudanças climáticas. Com a Figura 2 , explica-se como ocorrem os fenômenos El Niño e La Niña, assim como eles podem alterar as temperaturas locais. Por meio desses dois fenômenos naturais são identificados alguns conceitos físicos, tais como, a transformação de radiação solar em calor, no Ciclo de Milankovitch, e fluxo de calor, ao tratar do fenômeno El Niño.

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Figura 1 : Ciclo de Milankovitch

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(fonte: www.skepticalscience.com/co2-lagstemperature-intermediate.htm )

Figura 2 : El Niño

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(fonte : www.grida.no/publications/ vg/africa/page/3105.aspx )

Na aula 4, aborda-se o assunto interferências antropogênicas no planeta e suas possíveis relações com as mudanças do clima. Nessa aula procura-se discutir o efeito estufa agravado pela ação humana, destacando-se o papel das ilhas de calor nos centros urbanos. Com o exemplo da Figura 3 discuti-se, considerando o conceito de entropia, como a natureza reage às interferências humanas como a poluição, desmatamento etc. Ou seja, discute o processo no qual um estado ordenado tende à desordem (irreversibilidade), considerando um sistema em equilíbrio térmico. Da maneira semelhante, discute-se como a natureza, contrariamente, tende a se recompor das modificações que o ser humano promove, considerando que o planeta é um sistema aberto e auto-organizado. Por meio da Figura 4 , é utilizado o exemplo do Rio Tâmisa, na Inglaterra, que foi considerado um rio morto no século IX devido à alta concentração de poluição; no entanto, após alguns tratamentos ao longo de anos, ele se recompôs. A partir de exemplos dessa natureza, é possível discutir com os alunos a capacidade da natureza de se recompor. Nessas discussões, levou-se em consideração que o tempo é uma variável importante e que merece destaque quando esse tema é trabalhado.

Figura 3: Elementos da Entropia.

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(fonte: www.mundoeducacao.com.br/ fisica/temperatura-calor.htm

Figura 4 : A natureza se recompõe.

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(fonte: www.anda.jor.br/21/03/2011/a-vida-animalretorna-ao-rio-tamisa)

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Finalmente, na aula 5, são discutidas algumas metas propostas em convenções e acordos sobre a mudança do clima (Protocolo de Kyoto e Rio +20). Para tanto, é proposta a realização de um debate sobre as principais questões sociais, políticas e cientificas que norteiam a problemática socioambiental. Nesse momento, a intenção é resgatar as ideias dos alunos sobre as controversas que a temática suscita, procurando evidenciar que não há consenso sobre o assunto mudança no clima. Por outro lado, essa incerteza, especialmente a científica, não pode ser elemento para que o aluno se ausente de se posicionar frente às problemáticas socioambientais estabelecidas.

## Algumas considerações e conclusões

A temática socioambiental é um assunto de muita relevância para a sociedade e, enquanto um tema transversal curricular, deve fazer parte do conhecimento escolar. A incorporação dessa questão no contexto de sala de aula, em especial nas aulas de Física, requer que alguns elementos norteadores sejam explicitados. Para nós, esses elementos emergem das pesquisas que vem sendo realizadas na área de Ensino e Educação, incluindo a AT, além das reflexões sobre a complexidade (MORIN, 2007; GARCÍA, 2004). Esse último aspecto não foi evidenciado nesse trabalho.

Os artigos analisados, assim como os pressupostos trazidos pela AT, foram fundamentais porque se mostraram preocupados em promover discussões que partem das questões presentes no cotidiano, incentivando a participação do aluno na elaboração de propostas para resolver o problema. Essa participação vincula-se às atividades experimentais e a produção e leitura de textos, além das contribuições nos momentos dos debates e reflexões em sala de aula. Vale ressaltar que nesses trabalhos não foi identificada preocupação em explicitar elementos da complexidade e das incertezas que permeiam a temática socioambiental.

Ainda que a intenção desse trabalho não fosse discutir as interações da proposta em sala de aula, cabe destacar, de antemão, que ao levar a sequência para a escola foi possível observar que os alunos não identificam que o meio ambiente é constituído de outros subsistemas e, com isso, que os problemas socioambientais estão presentes em diversas áreas. Além disso, os professores consideram que há um espaço reduzido do currículo escolar para a inserção desse tema, o que se torna um problema em levar para as escolas discussões de natureza mais complexa. Evidentemente, essas considerações necessitam de aprofundamentos para o seu entendimento, mas elas apontam para a necessidade de se promover, do ponto de vista docente, um trabalho interdisciplinar.

De forma geral, podemos dizer que a sequência de aulas proposta ainda necessita de diversas reformulações para que possa contemplar aspectos da complexidade no âmbito da educação, da escola e da própria ciência (WATANABECARAMELLO, 2012). No entanto, uma pequena parcela dessa discussão foi contemplada ao levar para as aulas potenciais elementos que promovem à interpretação de que o sistema global é constituído de outros subsistemas, os quais não são isolados e interagem entre si, de modo que a intervenção humana pode acarretar mudanças no meio. A questão que se coloca é a magnitude e o tempo de recomposição do planeta diante dessa intervenção. Além disso, durante as aulas, procurou-se deixar explícito que as questões de natureza socioambiental requerem

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que outras esferas sejam consideradas, no momento em que os alunos têm que tomar decisões frente a uma sociedade repleta de incertezas.

## Referências

BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. PCNs+ Ensino Médio : Orientações educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: MEC, 2002.

DELIZOICOV, D.; ANGOTTI, J. A.; PERNAMBUCO, M. M. Ensino de Ciências: fundamentos e métodos. São Paulo: Cortez, 2002.

JACOBI, P. Educar para a Sustentabilidade: complexidade, reflexividade, desafios - Revista Educação e Pesquisa. FEUSP - vol. 31/2- maio-agosto, 2005.

GARCÍA, J. Los Contenidos de La Educación Ambiental: Una Reflexión Desde La Perspectiva de La Complejidad. Investigación de La Escuela. Universidad de Servilla, p. 31 - 51, 2004.

MORAES, R.; GALIAZZI, M. C. Análise Textual Discursiva . Ijuí: Editora Unijuí, 2007.

MORIN, E. Introdução ao pensamento complexo . 3ª ed. Porto Alegre: Sulina, 2007.

RAMOS, M. G. - Um contínuo ressurgir de Fênix: reconstruções discursivas compartilhadas na produção escrita. Bauru: In: V Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências - Bauru, 2005.

WATANABE-CARAMELLO, G. Aspectos da complexidade: contribuições da Física para a compreensão do tema ambiental . São Paulo: Instituto de Física e Faculdade de Educação, Universidade de São Paulo, (2012). 246 p. Tese (Doutorado)

## · Trabalhos analisados

[1] FERNANDES, C.S.; MARQUES, C.A.; et al .- A problemática ambiental à luz do enfoque ciência, tecnologia e sociedade: Apreensão do conhecimentos discente . II Seminário Ibero-Americano de Ciência-Tecnologia-Sociedade no Ensino de Ciências - EC, 2010.

[ 2] MARTINS, R.B; VENÂNCIO, B.F; et al . Elementos de sustentabilidade e CTS na escola: Uma proposta de ensino e de experiência coletiva no aperfeiçoamento da prática docente. XVIII Simpósio Nacional de Ensino de Física - Vitória, 2009.

[3] LUZ, A. R.; ROZA, C. F. Construção de um aquecedor solar: Trabalhando elementos de sustentabilidade com enfoque CTS em aula de Física . XVIII Simpósio Nacional de Ensino de Física - Vitória, 2009.

[4] MONTEIRO, I.C.; AZEVEDO, T. C.; et al . Importância da divulgação científica no meio ambiente. X Encontro de Pesquisa em Ensino de Física - Londrina, 2006.

[5] JUNIOR, A. A; ASSIS; A.; et al . Física e meio ambiente no ensino fundamental. XI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física - Curitiba, 2008.

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