O ENSINO DE MECÂNICA QUÂNTICA EM LIVROS DIDÁTICOS E EM TRABALHOS PUBLICADOS EM EVENTOS: ENCONTROS OU DESENCONTROS?

## O ENSINO DE MECÂNICA QUÂNTICA EM LIVROS DIDÁTICOS E EM TRABALHOS PUBLICADOS EM EVENTOS: ENCONTROS OU DESENCONTROS?

*Thaís B. Castilho , Gustavo S. Gomes , Nilva L. L. Sales 1 2 3

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- UFTM/Curso de graduação em Física - Licenciatura, taisballada@hotmail.com 2 UFTM/Curso de graduação em Física - Licenciatura, drack\_golias@hotmail.com 3 UFTM/Departamento de Física, nilva@fisica.uftm.edu.br

## Resumo

Este trabalho tem como objetivo identificar quais são os temas da Mecânica Quântica presentes nos livros didáticos aprovados no PNLD DE 2012 e nas propostas de ensino dos artigos apresentados no Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF) e Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de Física (EPEF) entre os anos de 2010 e 2013, e analisar se existem similaridades e diferenças entre essas amostras. Essa comparação é valida já que, a apresentação deste tema em artigos de ensino, mostra a preocupação com a abordagem do mesmo dentro da sala de aula, e assim, pode influenciar as abordagens dos autores de livros didáticos. Contudo o que observamos foi que os autores de Livros Didáticos restringiam mais o conteúdo abordado de Mecânica Quântica, enquanto os artigos publicados nos eventos da área tendem a ser mais abrangentes. Pensando nas abordagens, vemos que, o uso da História da Ciência é bastante presente tanto nos Livros Didáticos coo nos artigos. Porém, considerando a aproximação do tema com o cotidiano dos estudantes percebemos que as duas vertentes não mostram muitas preocupações. Com o cruzamento dos dados, foi possível observar que existem poucas semelhanças em relação aos conteúdos abordados, mas muitas semelhanças em relação às estratégias e abordagens de ensino nas duas análises. Por outro lado notamos que os autores de trabalhos conseguem diversificar mais os conteúdos abordados quando comparados com os autores de Livros Didáticos.

Palavras-chave : Ensino de Física Moderna, Mecânica Quântica, Livros Didáticos.

## Introdução

Este trabalho nasceu da reflexão conjunta de dois projetos de iniciação científica que visaram analisar a produção sobre o ensino de Física Moderna e Contemporânea em dois universos diferentes: as publicações das últimas edições de dois grandes eventos da área de ensino de física e nos livros didáticos aprovados pelo Programa Nacional do Livro Didático (PNLD) para o triênio 2012-2014. Tais projetos estão inseridos numa pesquisa mais ampla que tem o objetivo de organizar a produção recente sobre esse tema em uma matriz de referência que poderá ser usada como fonte de consulta tanto para pesquisadores como para professores interessados em inserir temas mais atuais de física na Educação Básica. Ao organizar os primeiros resultados percebemos que a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade, se destacavam como temas mais presentes nestas duas fontes de pesquisa (CASTILHO & SALES, 2014; GOMES & SALES, 2014). As razões para

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26 a 30 de janeiro de 2015

essa predominância não foram alvo destas pesquisas, mas acredita-se que isso pode estar relacionado com o fato de que, entre os possíveis temas de Física Moderna e Contemporânea a serem abordados, estes estejam os mais presentes na formação inicial de professores.

Mas a questão que nos chamou atenção, e que será foco deste trabalho, foi tentar buscar por similaridades ou diferenças entre o que os autores dos livros didáticos e os pesquisadores e professores que compartilham seus trabalhos nos principais eventos da área, propõem a ensinar sobre Mecânica Quântica. Ou seja, neste trabalho estamos interessados em responder as seguintes questões: 1) Quais são os temas de Mecânica Quântica presentes nos Livros Didáticos aprovados na última edição do PNLD? 2) Quais são os temas de Mecânica Quântica abordados nos trabalhos que apresentam propostas de ensino publicados nas edições do Encontro de Pesquisa em Ensino de Física (EPEF) e Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF) entre os anos de 2010 a 2013? 3) A comparação dos resultados obtidos para a questão anterior indica que há mais similaridades ou diferenças considerando tanto os temas em si, como também a forma como são abordados?

## O Ensino de Mecânica Quântica

A Mecânica Quântica faz parte das revoluções científicas ocorridas no início do século XX e que trouxeram grandes mudanças para a forma de pensar e fazer a Física. Afinal, o determinismo, ou melhor, a possibilidade de obter informações de sistema em qualquer instante a partir de suas condições iniciais, tão comum nas teorias da chamada física clássica, não está presente nessa teoria. Isso porque na escala em que a teoria quântica predomina as informações são obtidas a partir de probabilidades de se encontrar resultados. O desenvolvimento dessa teoria também impactou muito no desenvolvimento tecnológico do século XX. Assim, se há a pretensão de entender um pouco da nossa tecnologia atual é necessário compreender alguns fenômenos da mecânica quântica. Esta é uma das razões pela qual o ensino deste tema seja tão defendido tanto por pesquisadores como pelos próprios documentos oficiais (SILVA & de ALMEIDA, 2011; BRASIL, 2002).

Mas como a Mecânica Quântica tem sido abordada entre pesquisadores, professores e autores de Livros Didáticos? Para isso resolvemos olhar tanto para a produção nos eventos científicos como para alguns Livros Didáticos atuais. Os resultados dessas análises são mostrados a seguir.

## A Mecânica Quântica nos Livros Didáticos

No Brasil, diferente de outros países, existe um programa que avalia e distribui livros a todos os alunos da Educação Básica de escolas públicas, o que permite novos olhares para este material a luz das políticas públicas (SILVA, GARCIA e GARCIA, 2011). Os Livros Didáticos de Física são avaliados pelo Programa Nacional do Livro Didático (PNLD), desde 2007. A última avaliação foi divulgada em 2011 e os livros foram adotados para serem usados entre 2012 e 2014. O que significa que neste ano haverá uma nova escolha de livros para as escolas públicas estaduais.

Considerando o que diz respeito aos temas de Física Moderna e Contemporânea, a presença ou ausência desse tema nos livros era um dos critérios de eliminação dos livros, seguindo o que é informado no 'Guia do Livro Didático'

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(BRASIL, 2011). Assim, todos os livros aprovados deveriam ter tais temas entre os assuntos abordados. Segundo Castilho e Sales (2014) a Mecânica Quântica foi abordada em todos os livros aprovados nesta edição do PNLD. A Tabela 1 nos mostra estes livros.

Tabela 1 - Livros analisados.

Detalhando um pouco mais essa análise, podemos dizer que o efeito fotoelétrico é o tema mais discutido, presente em nove dos dez livros analisados. Além desse, outros dois assuntos tratados com destaques foram a 'dualidade onda partícula' e o 'principio da incerteza', como nos mostra a Tabela 2 .

No nosso estudo também olhamos como estes temas são tratados nos Livros Didáticos. Percebemos que, para a contextualização dos conceitos, é utilizada uma introdução com ênfase na Historia da Ciência (HC), sem muita profundidade e com a reprodução dos experimentos da época em questão. Observamos também que alguns livros mostram como esses conceitos interferem no dia a dia. O que é o caso, por exemplo, de PIETROCOLA et al (2010) que mostra como o efeito fotoelétrico esta presente em alguns dispositivos luminosos. Ainda, podemos citar SANT'ANNA et al, (2010) que também oferece ao aluno uma aproximação com as tecnologias presentes no dia a dia.

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Tabela 2 - Forma de abordagens dos temas de física quântica.

É possível notar que a maioria dos livros mostram esses fenômenos, principalmente o efeito fotoelétrico, por experimentações ou simulações. Consideramos essa abordagem interessante, pois, aproxima o aluno da investigação e de métodos usados na construção teórica destes fenômenos.

Porém, são poucos os livros que de alguma forma mostram que esses conceitos estão ligados ao nosso cotidiano. Na maioria dos casos tem-se a impressão de que estes fenômenos estão distantes de nós.

## A Mecânica Quântica em propostas didáticas publicadas nos eventos científicos

Nossa outra fonte de análise foram os trabalhos apresentados nas últimas edições dos principais eventos científicos da área de ensino de física. Em Gomes e Sales (2014) temos uma análise dos trabalhos sobre ensino de Física Moderna e Contemporânea presentes nas edições de 2011 e 2013 do SNEF e nas edições de 2010 e 2012 do EPEF. Segundo os autores foram encontrados, nesse universo de pesquisa, 6 trabalhos que abordavam a Mecânica Quântica em propostas didáticas. A Tabela 3 sintetiza os temas e formas como estes formam abordados em cada um

destes trabalhos:

Tabela 03: Temas e formas de abordagem nos Trabalhos.

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## Considerações finais

O objetivo desse trabalho foi buscar por similaridades e diferenças entre os temas de Mecânica Quântica e a forma de apresentação destes tanto em Livros Didáticos como na produção recente em eventos da área de ensino de física. O que observamos do ponto de vista dos conceitos abordados, foi que apenas a dualidade onda-partícula esteve presente nas duas análises realizadas. Enquanto os Livros didáticos focam mais em temas introdutórios da Mecânica Quântica, como o efeito fotoelétrico, dualidade onda-partícula e princípio da incerteza, os artigos dos eventos vão além e abordam também os postulados da mecânica quântica. Isso parece indicar que enquanto os autores de Livros Didáticos restringem mais tanto a metodologia de ensino como os conteúdos abordados, os artigos publicados nos eventos da área tendem a ser mais abrangentes.

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Já do ponto de vista das estratégias ou abordagens de ensino o uso da História da Ciência foi constante na maioria dos livros, como na maioria dos trabalhos analisados. Isso pode ser justificado pelo fato de que a evolução das ideias da Mecânica Quântica possui um contexto histórico rico, permitindo várias discussões interessantes. O uso de experimentos também aparece nas duas amostras analisadas, mesmo que sendo relativo a conteúdos diferentes. Além disso, em ambos os casos a maioria dos autores não parecem ter uma preocupação com o cotidiano mais próximo dos alunos ao fazerem as contextualizações dos conceitos abordados. Isso porque tal preocupação ocorre apenas em uma parte dos livros analisados e em nenhum dos artigos.

Enfim, ao cruzar as informações sobre o que e como a Mecânica Quântica tem sido apresentada nos trabalhos com propostas didáticas publicados nos últimos SNEF's e EPEF's com aqueles presentes nos Livros Didáticos aprovados no PNLD do triênio 2012-2014, percebemos que existem poucas semelhanças em relação aos conteúdos abordados, mas muitas semelhanças em relação às estratégias e abordagens de ensino. Ou seja, o uso de História da Ciência e de experimentos parece ser um consenso entre os autores dos dois conjuntos analisados. Além disso, os autores dos trabalhos publicados nos eventos conseguem ir além dos conteúdos abordados nos livros, o que é importante, pois esse material pode servir de suporte para eventuais ampliações dos Livros Didáticos.

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