ENSINO DE FÍSICA MODERNA NO ENSINO MÉDIO: ORIENTAÇÕES E CUIDADOS DURANTE O PLANEJAMENTO DO ENSINO DE RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS.

## ENSINO DE FÍSICA MODERNA NO ENSINO MÉDIO: ORIENTAÇÕES E CUIDADOS DURANTE O PLANEJAMENTO DO ENSINO DE RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS

Sérgio Henrique de Souza¹, Douglas Andrade², Felipe de Oliveira Luzzi³, Frederico Ferreira Freitas , Silmar Antônio Travain 4 5

1 Universidade Federal de Ouro Preto/DeFIS/ICEB, serginhofisica7@gmail.com 2 Universidade Federal de Ouro Preto/DeFIS/ICEB, douglas\_andrade01@hotmail.com 3 Instituto Federal de Minas Gerais/Campus Congonhas, felipe.luzzi@ifmg.edu.br 4 Universidade Federal de Ouro Preto/DeFIS/ICEB, fredfisico@gmail.com 5 Universidade Federal de Ouro Preto/DeFIS/ICEB,silmar.antonio01@uol.com.br

## Resumo

Neste trabalho é apresentado uma análise de 23 questionários aplicados a estudantes regulares do primeiro, segundo e terceiro ano do ensino médio de uma escola privada, sobre o tema radiações eletromagnéticas. Como referencial para a análise, foi utilizada a análise de conteúdo (Bardin, 2011) com o objetivo de identificar as concepções dos estudantes sobre o tema radiações eletromagnéticas e possíveis percepções dessas radiações no cotidiano. Além de identificar essas concepções, os questionários tiveram como objetivo central, apresentar conceitos fundamentais que devem ser abordados em uma sequência didática para o ensino do Tema 17 do CBC de Física - Noções de Física Quântica e Nuclear (MINAS GERAIS, 2006). Como resultados, foram verificados que os estudantes relacionam principalmente o conceito de radiação eletromagnética aos conceitos de força, partícula e ao estudo da luz visível. Finalmente nas considerações finais, discutimos as associações feitas pelos estudantes ao tema abordado e procuramos destacar fatores importantes que o docente deve evidenciar durante o planejamento de uma abordagem do ensino de radiações eletromagnéticas.

Palavras-chave : Radiações Eletromagnéticas; Ensino de física; Noções de Física Quântica e Nuclear; Ensino Médio; Planejamento de ensino.

## Introdução e problematização

A pesquisa sobre o ensino de temas relacionados à física moderna no ensino médio foi e ainda tem sido alvo de vários trabalhos no âmbito da educação (TERRAZAN, 1994; OSTERMANN & MOREIRA, 2000; MONTEIRO & NARDI, 2007). Existe uma tendência em alguns desses trabalhos em abordar ou propor sequências didáticas, oficinas e metodologias que auxiliem os docentes durante a discussão destes tópicos (CAVALCANTE & TAVOLARO, 2001; OSTERMANN & CAVALCANTI, 1999; GRECA, MOREIRA & HERSCOVITZ 2001). Consideramos que o Tema 17- Noções de Física Quântica e Nuclear , proposto pelo CBC de Física de Minas Gerais, muitas vezes deixado de lado pelos professores ou discutido muito superficialmente durante as aulas de física, merece uma atenção maior devido a sua importância em aplicações cotidianas principalmente no ramo da tecnologia e saúde. Portanto, pretendemos com este trabalho identificar alguns tópicos, que o professor

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26 a 30 de janeiro de 2015

deve ter maior cuidado ao abordar durante suas aulas relacionadas ao ensino de radiações eletromagnéticas .

A problemática de pesquisa surgiu inicialmente em uma discussão contextualizada dentro de uma das aulas do programa de mestrado profissional em ensino de ciências de uma universidade federal. Durante a discussão da aula surgiu o nosso interesse em verificar quais são as concepções que os estudantes do ensino médio teriam ao estudar o tema radiações eletromagnéticas na disciplina Física.

Neste trabalho, procuramos apresentar conceitos iniciais que devem ser pensados, planejados e abordados pelos professores que pretendem desenvolver um trabalho nesta área, tendo como base respostas de um questionário aplicado a estudantes do ensino médio sobre o tema radiações eletromagnéticas . Como objetivo final do grupo de pesquisa, pretendemos apresentar uma proposta de uma sequência didática que visa explorar as questões que envolvem o ensino de Noções de Física Quântica e Nuclear para o contexto do ensino médio, com possível potencial para aplicações também no ensino fundamental, para a disciplina Ciências. A pesquisa para a elaboração da sequência didática realizada em etapas pode fornecer ensejo para discutirmos as questões e dúvidas mais frequentes que os estudantes possam ter sobre o assunto.

Segundo (ALVES & CALDEIRA 2005), o conhecimento da matéria a ser ensinada e as atualizações constantes sobre a concepção conceitual e metodológica no ensino de ciências são requisitos básicos necessários ao professor. Os autores consideram que o tema Noções de Física Quântica e Nuclear é complexo, necessitando de uma base teórica sólida por parte do professor para discutir esse tema de forma eficaz. O que não é considerado um empecilho para o desenvolvimento deste tópico nas salas de aula regulares, desde que cuidados iniciais sejam tomados durante a explicitação de conceitos relacionados a este tema. A base conceitual do estudante deve estar livre de possíveis equívocos básicos para que um trabalho nessa área seja considerado efetivo e nesse contexto, a pesquisa deste trabalho propõe uma identificação inicial desses 'equívocos', como identificar os conhecimentos prévios dos estudantes, podendo favorecer a reflexão por parte do professor sobre o que é ensinar conceitos científicos do tema abordado.

Com uma metodologia de pesquisa consistente com a proposta de discutir o tema radiações eletromagnéticas na educação básica, pretendemos indicar e demonstrar inicialmente a relevância dos tópicos que apresentaremos neste trabalho, tendo como suporte as respostas dos estudantes a um questionário para finalmente reconhecer essas dificuldades em apresentar o tema em sala de aula, em que o professor deve tomar cuidado durante sua abordagem em aulas regulares sobre o tema radiações eletromagnéticas .

## Metodologia

No final do segundo semestre de 2013 desenvolvemos uma pesquisa com 23 estudantes do ensino médio de uma escola da rede particular de ensino, na cidade de Sete Lagoas - MG, a fim de investigar estratégias didáticas visando melhorar o estudo de Física Moderna, que aborda o ensino do tópico radiações eletromagnéticas . Os estudantes foram escolhidos com base em seu rendimento na

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disciplina de Física, sendo que o espaço amostral foi composto, nestes critérios, por quatro estudantes do primeiro ano, doze do segundo ano e sete do terceiro ano do Ensino Médio regular.

Primeiramente, foi solicitado aos estudantes que respondessem ao questionário sob a orientação de um dos autores desse trabalho, que os orientou a responder individualmente e sem consultar qualquer tipo de referência bibliográfica. O questionário foi dissertativo com sete questões discursivas de Física Moderna, onde se abordou o tema radiações eletromagnéticas .

- O grupo de pesquisa considerou as duas primeiras perguntas mais relevantes para o levantamento do conhecimento dos estudantes acerca do conceito de radiação eletromagnética . Depois de transcritas as respostas dos estudantes a estas perguntas, foi possível a elaboração de um quadro de narrativas (VIEIRA & NASCIMENTO 2010), com o objetivo de situar o pesquisador acerca dos dados coletados e organização da pesquisa. A seguir apresentamos um fragmento do quadro.

Quadro 01 - Fragmento do Quadro de Narrativas elaborado para a análise das respostas dos estudantes.

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## Conceito

É um tipo de força ou energia, invisível que se propaga no meio e em todas as direções.

## Percepção das radiações no cotidiano

(...) Se a radiação for muito forte pode ser possível, mas enxergá-la não é possível.

Lívia (estudante 3° ano)

- - Associação da palavra radiação com o conceito de força e energia ;
- - As ondas eletromagnéticas podem ser perceptíveis dependendo da intensidade. Não compreensão do espectro eletromagnético correspondente às freqüências visíveis ;

Após a elaboração do quadro foi possível destacar, através da coluna intitulada ' Comentário do analista ', as associações errôneas mais recorrentes nas respostas dos alunos sobre o tema radiações eletromagnéticas . Os resultados serão apresentados e discutidos na próxima sessão.

## Resultados

Os resultados da pesquisa serão apresentados com o propósito de discutir dois aspectos que contemplam o tema sobre radiações eletromagnéticas . O primeiro sobre o conceito das radiações eletromagnéticas ou ondas eletromagnéticas e o segundo sobre a percepção dos estudantes dessas radiações na vida cotidiana.

## Sobre o conceito das radiações eletromagnéticas.

Sobre o conceito de radiações eletromagnéticas, foram verificados os seguintes resultados. Do total de 23 estudantes envolvidos na pesquisa:

- a) 8 estudantes associaram o conceito de radiações eletromagnéticas à palavra força . Se retornarmos ao fragmento do quadro de narrativas , e utilizarmos como exemplo a estudante Lívia, é possível perceber que sua definição de ondas eletromagnéticas tangencia o conceito de energia , porém ainda é possível perceber que o conceito de força ainda está presente em seus estudos sobre ondas eletromagnéticas .
- b) 6 estudantes associaram o conceito de radiações eletromagnéticas à palavra partícula . Consideramos que esses estudantes tendem a assimilar a propagação de uma onda com o movimento de corpos massivos . A propagação de uma onda, sem a propagação de massa, ainda é uma lacuna conceitual para esses estudantes.
- c) 3 estudantes associaram o conceito de radiações eletromagnéticas somente ao estudo da luz . É possível perceber que nesses casos os estudantes não interpretam o espectro eletromagnético como um todo. Costumam utilizar-se de exemplos de fontes de radiação eletromagnética ou citações de aplicações no cotidiano e formularam conceitos com esses exemplos. Uma prática já conhecida pelos professores de Física do Ensino Médio, como percebido pelos pesquisadores desse estudo.

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- d) 3 estudantes em suas respostas associaram o conceito de radiações eletromagnéticas com palavras largamente utilizadas no cotidiano sem o cuidado científico que normalmente exigem. Essas foram: mutação/radioatividade/raios , dentre outros.
- e) 2 estudantes associaram o conceito de ondas eletromagnéticas somente à propagação de energia sem transporte de matéria .
- f) 1 estudante não respondeu a pergunta proposta.

## Sobre as percepções dos estudantes acerca das radiações eletromagnéticas no cotidiano.

Sobre a percepção dos estudantes acerca das radiações eletromagnéticas no cotidiano, foram verificados os seguintes resultados. Do total de 23 estudantes envolvidos na pesquisa identificamos:

- a) 6 estudantes associaram o termo radiação eletromagnética as radiações emitidas pelo sol. Alguns estudantes relacionaram e citaram também as radiações emitidas por aparelhos eletroeletrônicos como, por exemplo, o aparelho de microondas, observado através da resposta do estudante André.
- b) 8 estudantes reconheceram as radiações eletromagnéticas como radiações invisíveis, para esses estudantes, seria impossível enxergar qualquer radiação eletromagnética.
- c) 6 estudantes associam as radiações eletromagnéticas somente a fatores relacionados ao calor indicando que as percepções diárias das radiações eletromagnéticas estariam somente relacionadas somente a fatores térmicos.
- d) 2 estudantes relacionaram o conceito de radiações eletromagnéticas com aplicações à tecnologia atual, como por exemplo: as ondas de rádio utilizadas em setores de telefonia, raios-X para aplicações na medicina, radioterapia para tratamento de câncer, etc.
- e) 1 estudante não respondeu a pergunta proposta.

Orientações e cuidados que devem ser tomados durante o planejamento de aulas que objetivam a discussão sobre radiações eletromagnéticas.

Com base nos resultados apresentados, destacamos como cuidados essenciais e, portanto, cuidados que o professor deve ter ao apresentar conceitos relacionados ao tema sobre radiações eletromagnéticas são

- a) e m um número significativo de estudantes, alvo de nossa pesquisa, verificamos que o conceito de movimento associado à força ainda está presente nas respostas dos alunos. O professor deve explorar bem ' a não dependência entre força e movimento ', principalmente durante a discussão acerca da propagação de radiações eletromagnéticas . Isso pode ser explorado a partir da discussão em sala de aula do tema Movimento Ondulatório ou a partir da discussão dos erros do ' pensamento Aristotélico ';
- b) d issociar claramente a relação entre o movimento de uma partícula e o movimento de uma onda. Os resultados demonstram que os estudantes apresentam

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muita dificuldade em perceber as radiações eletromagnéticas como ondas e, portanto incapazes de transportar matéria. Um dos fatores que acreditamos ser responsáveis para essas associações pode ser o estudo do caráter dual da radiação eletromagnética (luz);

- c) e xplorar bastante as propriedades do espectro eletromagnético. Os estudantes alvo de nossas pesquisas apresentaram uma dificuldade em compreender que o espectro eletromagnético é o intervalo completo e contínuo, que abrange todas as frequências possíveis para a radiação eletromagnética; e
- d) a presentar a luz como um tipo de radiação eletromagnética, ou seja, apresentar suas características em comum e diferenciações em relação ao espectro eletromagnético. Foram verificadas poucas respostas que identificam a luz como uma radiação eletromagnética. Isso pode ter ocorrido também devido a má compreensão dos conceitos apresentados no tópico c). (

Consideramos que os tópicos apresentados não são os únicos que o professor precisa se preocupar durante o planejamento e desenvolvimento de suas atividades relacionadas ao tema proposto. Porém os resultados apresentados podem direcioná-lo rumo a uma melhor compreensão das dificuldades apresentadas pelos estudantes sobre o tema sobre radiação eletromagnética, evidenciando ao docente as orientações para uma melhor abordagem do tema nas aulas ministradas por ele. Essas contribuições visam proporcionar ao estudante um pensamento crítico sobre fenômenos físicos do cotidiano, em especial as radiações eletromagnéticas e suas aplicações tecnológicas.

## Considerações finais

Neste trabalho foram analisadas as respostas apresentadas pelos estudantes do Ensino Médio de uma escola da rede privada a um questionário aplicado que com o objetivo de verificar os seus conhecimentos acerca do tema radiações eletromagnéticas . Através da análise de suas respostas referentes a dois tipos de perguntas, uma relacionada ao conceito de radiações eletromagnéticas e outra sobre as percepções das radiações eletromagnéticas no cotidiano, foi possível identificar tópicos que o professor deve se preocupar durante o planejamento e desenvolvimento de suas atividades. Apontamos como tópicos principais os erros mais comuns dos discentes.

- a) A relação entre força e o movimento de uma onda;
- b) A identificação por parte do estudante da radiação eletromagnética como sendo composta por partículas ;
- c) Dificuldades relacionadas com a interpretação conceitual do espectro eletromagnético; e
- d) A interpretação da luz visível como sendo um tipo de radiação eletromagnética a ser estudada.

Finalmente, propomos como considerações finais, a relevância da preocupação dos professores em discutir bem os assuntos relacionados 0 radiações eletromagnéticas , não somente em um contexto de aulas regulares de Física do ensino médio, mas também em fenômenos rotineiros dos alunos. Neste contexto,

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vale ressaltar os resultados das pesquisas sobre o 'bom' professor (Kramer e André 1984; Cunha, M.I. 1988; Pimentel, 1993), que afirma: os professores bem sucedidos são aqueles que atribuem e buscam integrar significado e sentido ao seu trabalho. A integração entre o conhecimento científico por meio de uma 'alfabetização' que contemple uma formação científica, como apontada por pesquisadores do Ensino de Ciências, Wood-Robinson (et. al. 1998) e Martin-Díaz (2002), como a base para a formação de um aluno-cidadão capaz de atuar de maneira responsável e reconhecer com maior propriedade o mundo ao seu redor.

Com os resultados deste trabalho pretendemos.

- a) Desenvolver uma proposta de sequência didática a respeito do tema Noções de Física Quântica e Nuclear com uma abordagem capaz de melhorar a percepção dos alunos sobre o que tratam as radiações, de forma mais abrangente e completa, levando a formação de um cidadão mais atuante, como determinam os documentos oficiais (CBCMG, PCN's, LDB, etc.).
- b) Promover uma conscientização acerca do uso do termo radiação eletromagnética pelos professores e alunos em salas de aulas de ciências. É importe que o professor possua o ímpeto de pesquisar e planejar bem suas aulas para que os equívocos encontrados nas respostas elaboradas pelos estudantes estejam mais próximos dos conceitos científicos.

Fazendo uma analogia, uma releitura dos resultados das pesquisas sobre o "bom" professor (Kramer e André 1984; Cunha, M.I. 1988; Pimentel, 1993), consideramos, sob a ótica do significado e sentido do trabalho docente, que é coerente afirmar que os professores bem-sucedidos são aqueles que conseguem integrar significado e sentido ao conteúdo ensinado. São professores com uma formação adequada, o que inclui a compreensão do significado de seu trabalho e que, encontrando melhores condições objetivas ou lutando muito por elas, concretizam uma prática pedagógica mais eficiente e menos alienante.

## Referências

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GRECA, I. M.; MOREIRA M. A.; HERSCOVITZ V. E. Uma Proposta para o Ensino de Mecânica Quântica Rev. Bras. Ensino Fís. vol.23 no.4 São Paulo Dec. 2001

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