FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA: RELATO DE ATIVIDADE DE PESQUISA COMO PRÁTICA PEDÁGICA NA FORMAÇÃO INICIAL DE PROFESSORES

## FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA: RELATO DE ATIVIDADE DE PESQUISA COMO PRÁTICA PEDÁGICA NA FORMAÇÃO INICIAL DE PROFESSORES

Analice Alves Marques dos Santos 1 ; Eleicimar Pereira Brito ; Eurípedes Luís 1 Barroso Neto 1 ; Iacopo Urbano Galvão ; Joabe Bruno de Oliveira Gomes ; José 1 1 Carlos da Silva Filho ; Luismar Barbosa da Cruz Junior ; Marcela Costa 1 1 Guedes 1 ; Matheus Barros ; Matheus Santos ; Rogério Alves Rodrigues ; 1 1 1 Samuel Davi Vieira Bonifácio ; Wanderley Cardoso de Jesus ; Adevailton 1 1 Bernardo dos Santos 1

1 Instituto de Física/Universidade Federal de Uberlândia, adevailton@yahoo.com.br

## Resumo

O ensino de Física Moderna e Contemporânea (FMC) é um tema que está muito em pauta na atualidade, no entanto parece haver um consenso de que ele ainda está distante das salas de aula. Este texto tem o objetivo de descrever os resultados obtidos em uma atividade baseada no ensino por pesquisa realizada durante o transcorrer de uma disciplina que aborda o ensino de FMC em um curso de licenciatura em Física. Esta atividade foi programada e realizada com objetivo de tornar o tema mais próximo da realidade dos futuros professores. Os resultados da pesquisa apontam para o fato dos estudantes da escola básica realmente não terem contato efetivo com FMC, mas que possuem interesse em estudar diversos temas relacionados. Do ponto de vista dos professores em formação, observou-se uma conscientização para os problemas sobre o ensino de FMC e para o fato de comprovarem através de um trabalho prático próprio o que era discutido de forma teórica na disciplina.

Palavras-chave : Física Moderna e Contemporânea, Metodologia de pesquisa, Formação inicial.

## Contexto do relato (introdução)

O ensino Física Moderna e Contemporânea (FMC) na Escola Básica é um assunto que está em pauta nas discussões atuais de professores de física. Este fato pode ser constado analisando o último Simpósio Nacional Ensino de Física (XX SNEF - 2013) realizado em São Paulo (SP): as atas do evento contêm 13 trabalhos com o termo 'Física Moderna e Contemporânea' no título ou nas palavras-chave (SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA, 2013). Segundo Monteiro, Nardi e Bastos Filho (2013) a introdução de FMC no Ensino Médio é uma linha de pesquisa já estabelecida e consolidada, apesar deste fato, juntamente com as recomendações dos pesquisadores e documentos oficiais não assegurar que a mesma seja contemplada nos planos de ensino e trabalhada nas salas de aulas pelos professores.

- O curso de Licenciatura em Física do Instituto de Física da Universidade Federal de Uberlândia possui em seu Projeto Pedagógico uma disciplina que tem a proposta de discutir com os licenciandos o ensino de FMC. A disciplina é denominada Projeto Integrado de Prática Educativa (PIPE) e faz parte de um rol de 6 disciplinas similares, mas que são desenvolvidas com temáticas diferentes.

Com o objetivo de tornar o tema mais próximo da realidade dos futuros professores, uma das atividades desenvolvidas ao longo da disciplina no primeiro semestre de 2014 foi a elaboração e execução de um projeto de pesquisa. Esta atividade além de fazer com que o professor em formação vivencie a elaboração e

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execução de um projeto de pesquisa, também propicia ao mesmo a condição de refletir sobre processo realizado como um todo, não só sobre a metodologia utilizada, como também a visão da realidade e a aplicação futura do resultado da pesquisa em sua prática. Ela foi planejada para ser desenvolvida ao longo de 7 encontros com duração de 100 minutos cada.

A metodologia utilizada no planejamento foi a de ensino por pesquisa. As palavras de Cachapuz (1999) sobre o ensino por pesquisa, apesar de direcionadas para o caso do ensino das ciências naturais, também são pertinentes para esta situação:

'Trata-se de ir mais além do que objectivos centrados nos conteúdos e processos da ciência marcados por epistemologias internalistas (ainda que de sentido epistemológico progressivo como era o caso do Ensino por Mudança Conceitual); trata-se sim de ir ao encontro de objectivos educacionais no sentido do desenvolvimento pessoal e social dos alunos e em que os conteúdos e processos deixam de ser fins para serem meios de encontrar respostas possíveis sobre questões que ganharam sentido.' (CACHAPUZ, 1999, pag. 7).

Ainda segundo o autor o ensino por pesquisa pode ser voltado para situações de investigação realizadas por professores, sendo que deste modo a componente estritamente didática fica articulada com a componente de formação.

Este texto tem o objetivo de descrever a pesquisa, como prática pedagógica, realizada durante a execução da disciplina. Durante os encontros foi elaborado um projeto de pesquisa, um questionário como instrumento de pesquisa, os dados obtidos foram analisados e este texto teve a sua conclusão elaborada e discutida. Importante, para o contexto do relato, informar que outras atividades, tais como a análise de FMC nos livros didáticos do Ensino Médio aprovados no PNLD (BRASIL, 2011); a análise de documentos oficiais como o PCN+ (BRASIL, 2002) e as Diretrizes Curriculares do Ensino Médio (BRASIL, 2002); e discussões de artigos publicados que tratam sobre o ensino de FMC também foram realizadas.

## Relato da atividade e da metodologia da pesquisa.

O primeiro encontro teve por objetivo elaborar o projeto de pesquisa. Neste encontro a principal discussão foi sobre a pergunta que nortearia o trabalho e qual o objetivo do projeto. As discussões foram realizadas e a conclusão foi que a pergunta principal a ser respondida pela pesquisa seria 'Quais as concepções dos estudantes de ensino médio sobre o ensino de Física Moderna e Contemporânea?'.

A partir desta pergunta foram pensados os objetivos do projeto. O objetivo principal acertado foi o determinar quais as concepções dos estudantes do Ensino Médio sobre Ensino de FMC, sendo que os objetivos específicos seriam determinar: 1) O que os estudantes de Ensino Médio entendem por FMC; 2) Quais os temas e cientistas que os estudantes de Ensino Médio identificam como sendo relacionados com FMC; 3) Os estudantes de Ensino Médio gostariam de ter aulas com temas de FMC; 4) Se os professores dos estudantes pesquisados já apresentaram temas relacionados a FMC.

- O segundo e terceiros encontros foram focados em desenvolver um instrumento de pesquisa. Após discussões sobre algumas possíveis opções, optouse pelo uso de um questionário contendo questões discursivas e questões objetivas, sendo que as mesmas foram sugeridas e aperfeiçoadas ao longo dos encontros. Os

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próprios licenciandos responderam ao questionário e analisaram as possíveis respostas, de modo a realizar uma validação. O questionário final que foi utilizado está no anexo I deste texto (sem a formatação usada).

Foi dada uma semana de prazo para que cada licenciando obtivesse respostas de 3 questionários por estudantes de ensino médio, constituindo assim uma amostra de conveniência.

Os dados obtidos foram compilados e analisados nos três encontros seguintes, utilizando para isto uma análise estatística para as questões objetivas e análise de conteúdo para as questões discursivas, sendo que nesta última situação os resultados foram agrupados em categorias semelhantes para em seguida serem classificados (CHIZZOTTI, 2010). Para o último encontro, a partir de um esboço inicial, este texto foi construído com discussões realizadas em sala de aula.

## Resultados.

A primeira pergunta do questionário tinha o objetivo de determinar o perfil dos estudantes que responderam ao questionário. O resultado obtido foi o seguinte: um total de 43 estudantes, sendo 29 de escola pública e 14 de escola particular; todos do Ensino Médio, sendo 10 do 1º ano, 8 do 2º ano e 25 do 3º ano, 42 estudam durante o dia e apenas 1 estuda no período noturno, 29 do sexo feminino e 14 do sexo masculino. Do total dos estudantes que responderam aos questionários, 37 não trabalham e 42 estudantes informaram que possuem a intensão de cursar o Ensino Superior. Dos estudantes que informaram que desejam cursar Ensino Superior, 11 informaram cursos da área de humanas, 10 da área de exatas e tecnologia, 24 da área de saúde, e 7 não souberam informar o curso pretendido.

Em relação a segunda, terceira e quarta perguntas, que objetivavam verificar se os estudantes tinham a compreensão sobre o que era FMC e/ou tiveram contato com tópicos de FMC em aulas regulares, obteve-se o resultado descrito a seguir. Ao serem questionados sobre o que entendem por FMC 8 deixaram em branco; 15 estudantes responderam de forma errada; 14 responderam que corresponde a uma física atual e diferente da física clássica; 2 responderam como física do cotidiano; 2 responderam que corresponde a evolução da física e da tecnologia; e 2 responderam de forma bastante satisfatória, mas no entanto, de forma igual a uma definição encontrada em um site de busca na internet. Questionados se já foi mencionado o termo FMC nas aulas regulares pelos professores 20 estudantes responderam que sim; 16 responderam que não; e 4 responderam que não sabe . 1 Em relação ao fato do termo FMC ter sido identificado no livro didático 17 responderam que sim, 11 que não, e 12 que não sabem.

A quinta questão cita temas de física, sendo alguns de física clássica e outros de física moderna, solicitando que os estudantes respondentes marcassem quais deles eram de física moderna e quais eram de física clássica. A nona questão é similar, mas abordando cientistas, inventores e personalidades. O resultado obtido está representado na figura 1.

A sexta questão perguntava quais dos temas relacionados na quinta questão já foram objetos de estudo nas aulas regulares. O resultado indicou que 32

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estudantes já leram algo a respeito dos temas listados, sendo que foram citados 100 vezes temas de física clássica, com destaque para as leis de Newton e 62 de FMC, com destaque para os que estão relacionados com física nuclear.

A sétima questão pedia para, dentre os temas listados na quinta questão, quais despertam maior interesse no estudante. A oitava questão solicita que o estudante cite temas que tenha interesse e que não tenha sido citado no questionário. O resultado está representado nos gráficos da figura 2.

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Figura 1. A esquerda gráfico indicando as respostas da quinta questão sobre a identificação se os temas relacionados são ou não de FMC. A direita gráfico indicando as respostas da nona questão sobre a identificação se as personalidades citadas desenvolveram estudos relacionados com FMC.

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A décima questão pergunta se o estudante já leu algo a respeito dos cientistas citados na questão anterior. O resultado obtido indicou Isaac Newton como o mais citado (30 vezes), seguido por Galileu (21 vezes) e Albert Einstein (20 vezes). Outros cientistas foram citados, mas de forma menos significativa. A décima primeira questão solicita que o estudante indique cientistas não citados que ele tem conhecimento como relacionado a temas de FMC. Houve apenas uma citação: Stephen Hawking.

Por último, nas questões décima segunda e décima terceira foi solicitados que os estudantes avaliassem seus conhecimentos e interesses por FMC, com notas de 5 a 10. O resultado está indicado na figura 3.

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Figura 2. A esquerda gráfico representando os temas citados que despertam maior interesse nos estudantes. A direita gráfico indicando os temas que os estudantes citaram como interessantes e não foram listados no questionário.

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Figura 3. Gráfico indicando as respostas da décima segunda e décima terceira questões sobre a auto avaliação dos estudantes a respeito do conhecimento e do interesse em FMC.

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## Discussão.

A análise dos resultados permite que os licenciandos, que participaram da disciplina e da realização da pesquisa, comecem a elaborar uma resposta para a pergunta que norteou o projeto.

Nas respostas obtidas sobre o que os estudantes entendiam sobre o termo FMC, observa-se que poucos deles possuem este conhecimento, há dificuldades com o significado de 'contemporânea', e em algumas respostas os estudantes se arriscam partindo do significado da palavra 'moderna' que remete a ideia de 'atual', como pode ser observado nos trechos: ' uma física que estuda os fenômenos dos dias atuais ', ' um pensamento revolucionário com novas tecnologias ', ' uma física que estuda um pouco de arte ', ' não sei muito bem, mas penso que física moderna seja os estudos mais recentes e suas modificações e contemporânea seja a física

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desde seu surgimento ', ' física moderna é a física avançada ', ' o nome me lembra uma física mais atual '. Este resultado era esperado, pois é compatível com discussões prévias dos licenciandos, baseando-se tanto em experiências da própria formação na Escola Básica, como em textos sobre o assunto discutidos em sala de aula. Nota-se coerência com o que descreve Monteiro, Nardi e Filho (2013), que destacam o fato de que apesar FMC constar em diversos documentos que norteiam o Ensino Básico e se constituir como uma linha de pesquisa consolidada ainda é ausente das salas de aula. Os resultados da sexta e da décima questões reforçam esta afirmação, pois os estudantes indicaram, dentre os temas listados no questionário, terem um contato muito maior com Física Clássica do que FMC, assim como os cientistas que foram mais citados como os que os estudantes já tiveram algum contato por meio leituras nos livros didáticos foram Isaac Newton e Galileu.

Em relação à identificação dos temas de FMC dentro de uma lista que é apresentada no questionário, observou-se que a maioria dos estudantes conseguiu identificar corretamente a maioria deles, apesar de alguns gerarem dúvidas e haver várias respostas que 'não conhecem'. Os principais temas de FMC identificados corretamente foram Mecânica Quântica, Ressonância Magnética, os relacionados a física nuclear, LED e LCD, Raios-X, GPS e LASER (figura 1). Erros como Energia Mecânica e Eletromagnetismo serem mais listados como FMC que Física Clássica foram identificados. Este resultado mostra que os estudantes possuem contato com diversos temas de FMC e são em muitos casos capazes de identifica-los, apontando para o fato que os mesmos já possuem diversos conhecimentos prévios, no entanto verifica-se também que muitos destes conhecimentos são incompletos e distantes do conhecimento científico aceito.

Em relação à identificação dos cientistas que desenvolveram estudos relacionados com FMC o resultado possui um índice muito grande de erros e de respostas 'não sei' (figura 1). Isaac Newton, por exemplo, possui índices similares de identificações como cientista clássico e como cientista associado a FMC. Os melhores índices de acertos ocorrem em relação à identificação de Albert Einstein como associado a FMC e Aristóteles como associado a Física Clássica. A pesquisa não possui dados conclusivos sobre os motivos deste alto índice de erros, mas não se pode deixar de mencionar a possível relação com a baixa contextualização histórica nas aulas regulares de física, algo importante de ser discutido e refletido com futuros professores.

Um resultado que chama atenção é o nome de Albert Einstein aparecer com grande número de citações na décima questão, sendo que talvez isto tenha ocorrido pelo fato de alguns livros textos começarem a trazer informações de relativas a FMC não somente como um capítulo final, mas ao longo do livro por meio de notas e destaques . 2

Os resultados da sétima e oitava questão mostraram que os temas que despertam maior interesse nos estudantes são os de FMC, com destaque para Raios-X, Origem do Universo e Física Nuclear (figura 2). A partir deste resultado pode-se inferir que há possibilidades reais para que estes temas possam aumentar a motivação e o interesse dos estudantes pelo ensino de física. Logicamente que esta afirmação não pode ser feita de forma conclusiva, pois este resultado foi realizado

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com uma pequena amostra de estudantes e não partiu de pesquisas em práticas de sala de aula, onde estão presentes diversos outros fatores e atores. Em relação ao fato de alguns temas de Física Clássica aparecerem no resultado da oitava questão (figura 2) pode-se citar a suspeita de que os mesmos correspondem a temas que os estudantes estavam estudando no momento da resposta do questionário, pois a citação de ótica e termologia foram feitas por estudantes do segundo ano do Ensino Médio e a citação de aceleração por estudantes do primeiro ano do Ensino Médio.

O resultado da auto avaliação que os estudantes fazem a respeito de seus próprios conhecimentos e do interesse em temas de FMC, obtido nas duas últimas questões (figura 3) reforçam as afirmações que FMC pode ser bem aceita nas aulas regulares e aumentar a motivação dos estudantes (MONTEIRO, NARDI e BASTOS FILHO, 2013), pois a maioria marcou notas baixas para o conhecimento sendo que ninguém marcou 9 ou 10, enquanto que as notas para o interesse tiveram uma maior distribuição amostral, com vários estudantes indicando notas 9 e 10.

## Conclusão

A conclusão que se tira deste estudo pode ser dividida em duas partes: 1. O resultado do questionário dá vários indicativos de como responder a questão 'Quais as concepções dos estudantes de ensino médio sobre o ensino de Física Moderna e Contemporânea?". Vários dos questionamentos propostos no projeto de pesquisa tiveram uma indicação de respostas: os estudantes de Ensino Médio não possuem, em sua grande maioria, um correto conhecimento do que é FMC; há vários temas e cientistas relacionados com FMC que os estudantes possuem conhecimento, mas muitas vezes isto ainda não se encontra como um conhecimento científico consolidado; os estudantes de Ensino Médio possuem interesse em temas de FMC e por isto, talvez, tenham maior motivação em aulas com estes temas; os professores dos estudantes, na sua grande maioria não apresentaram formalmente temas relacionados a FMC. Ainda é possível perceber que a FMC realmente se encontra distante da sala de aula como indicado no trabalho de Monteiro, Nardi e Bastos Filho (2013). 2. Apesar da pesquisa não ser conclusiva em alguns pontos, o objetivo pedagógico é bastante positivo, pois nas discussões em sala de aula, os licenciandos indicaram possuir uma maior clareza sobre os problemas envolvendo o ensino de FMC e uma conscientização para a importância de sua incorporação nas aulas. Também percebeu-se nos licenciandos a satisfação de confirmarem através de um trabalho prático próprio o que é discutido de forma teórica na sala de aula, comprovando que no ensino por pesquisa 'conteúdos e processos deixam de ser fins para serem meios de encontrar respostas possíveis sobre questões que ganharam sentido' (CACHAPUZ, 1999).

## Referências

CACHAPUZ, A. F. Epistemologia e ensino das ciências no pós-mudança conceptual: análise de um percurso de pesquisa. In: II Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, 1999, Valinhos (SP), Atas... Disponível em &lt;http://fep.if.usp.br/~profis/arquivos/iienpec/Dados/trabalhos/A02.pdf&gt;. Acesso em 11/07/2014.

CHIZZOTTI, A. Pesquisa qualitativa em educação: fundamentos e tradições. Tradução Miguel Cabrera - Porto Alegre : AMGH, 2010.

MONTEIRO, M. A.; NARDI, R.; FILHO, J. B. B. Física Moderna e Contemporânea no ensino médio e a formação de professores: desencontros com a ação comunicativa

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- e a ação dialógica emancipatória. Revista Electrónica de Investigación em Educación em Ciencias . v. 8, n. 1, p. 1-13 (2013).

SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA. XX Simpósio Nacional de Ensino de Física. In: XX Simpósio Nacional de Ensino de Física, 2013, São Paulo, Atas... Disponível em &lt;http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xx/atas/listaresumos.htm&gt;. Acesso em 09/07/14.

## ANEXO: Questionário utilizado na pesquisa.

- 1. Dados do estudante

Escola que estuda

Série que cursa - turno

Sexo (M ou F)

Exerce alguma atividade remunerada? Qual?

Deseja fazer curso superior após concluir o Ensino Médio? Qual?

- 2. Quando você lê o Termo FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA o que você entende que seja?

3. Algum de seus professores já mencionou ou falou algo a respeito de FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA? ( ) Sim ( ) Não ( ) Não sei

4. Em seus livros utilizados regularmente em aula, você já encontrou ou leu algo a respeito de FÍSICA

MODERNA E CONTEMPORÂNEA? ( ) Sim

( ) Não

( ) Não sei

- 5. Marque com um 'X' , dentre os assuntos indicados abaixo, quais podem ser considerados como temas de FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA. Caso considere que o tema não seja relativo a FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA marque 'Y' . Caso não saiba ou deseje não emitir opinião

marque a letra 'N' .

( ) Leis de Newton

( ) Física nuclear

( ) Supercondutores

( ) Teoria da relatividade

( ) Termodinâmica

( ) Origem do universo

( ) Dilatação de líquidos

( ) Teoria da gravitação

( ) LASER

( ) LED e LCD

( ) Painéis solares

( ) Usinas nucleares

( ) CERN e LHC

( ) GPS

( ) Efeito fotoelétrico

( ) Energia mecânica

( ) hidrostática

( ) Buracos negros

( ) Mecânica Quântica

( ) Eletromagnetismo

( ) Fibra ótica

( ) Ressonância Magnética

( ) Termômetros

( ) Satélites

( ) Bombas nucleares

( ) Raios X

( ) CD e DVD

6. Em seus livros utilizados regularmente em aula, você já encontrou ou leu algo a respeito de algum

dos assuntos relacionados acima? ( ) Sim

( ) Não

( ) Não sei

Se a reposta for sim, escreva qual é ou quais são estes temas.

- 7. Selecione dentre os assuntos mostrados como alternativas na questão 5, os que te desperta maior interesse (selecione os 5 mais atrativos para você).
- 8. Caso tenha interesse em algum assunto (pode ser mais de um) que não tenha sido relacionado na questão 5, escreva-os.
- 9. Marque com um 'X' , dentre os cientistas elencados abaixo, quais desenvolveram teorias e/ou conhecimentos associados a FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA. Caso considere que o cientista não tenha relação com FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA marque 'Y' . Caso não saiba ou deseje não emitir opinião marque a letra 'N' .

( ) Isaac Newton

( ) Thomas Edson

( ) Albert Einstein

( ) Galileu Galilei

( ) Heisenberg

( ) Max Planck

( ) Aristóteles

( ) Santos Dumont

( ) Cesar Lattes

( ) James C. Maxwell

( ) Michael Faraday

( ) René Descartes

Em seus livros utilizados regularmente em aula, você já encontrou ou leu algo a respeito de algum

- dos cientistas relacionados acima? ( ) Sim

( ) Não

( ) Não sei

Se a reposta for sim, escreva qual é ou quais são estes cientistas.

- 10. Caso conheça algum cientista ou físico que tenha desenvolvido algum estudo e/ou teoria associado com FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA e que não tenha sido relacionado na questão anterior, escreva seu nome no espaço abaixo. Descreva também o trabalho realizado pelo cientista, caso tenha este conhecimento.
- 11. Dê uma nota para o seu o seu conhecimento sobre FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA, considerando 5 como pouco conhecimento e 10 como grande quantidade de conhecimento.
- 12. Dê uma nota para o seu o seu interesse em FISICA MODERNA E CONTEPORÂNEA. Considerando 5 como pouco interesse e 10 como grande interesse.

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