RADIOATIVIDADE NO NÍVEL MÉDIO: proposta de uma sequência didática com enfoque na História e Filosofia da Ciência e no movimento CTS

## RADIOATIVIDADE NO NÍVEL MÉDIO: proposta de uma sequência didática com enfoque na História e Filosofia da Ciência e no movimento CTS

## *Silvia Oliveira Resquetti , Polonia Altoé Fusinato , João Mura 1 2 3

1 Colégio Estadual Governador Adolpho de Oliveira Franco, sresquetti@yahoo.com.br.

2 Universidade Estadual de Maringá/ Programa de Pós-Graduação em Educação para a Ciência e a Matemática, altoepoly@gmail.com.

3 Universidade Estadual de Maringá/ Departamento de Física, mura@dfi.uem.br.

## Resumo

O presente trabalho apresenta a visão geral de uma proposta metodológica para o ensino da radioatividade no Nível Médio, com enfoque na História e Filosofia da Ciência (HFC) e no movimento Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS). O trabalho tem como base a pesquisa de doutorado realizada no Programa de Pós-Graduação em Educação para a Ciência e a Matemática, da Universidade Estadual de Maringá. Escolhemos como metodologia de ensino a sequência didática, sobretudo, pela maneira como as atividades podem ser ordenadas e articuladas. Para a construção da proposta levamos em consideração dois pontos que julgamos importantes: o papel que o livro didático desempenha na ação do professor em sala de aula e o que os professores pensam e vivenciam a respeito do ensino do tema no Nível Médio. A Análise de Conteúdo, de Bardin (1977), auxiliou-nos na análise dos resultados obtidos na investigação. Com base nas informações coletadas nos levantamentos e classificações, elaboramos as atividades preliminares da sequência didática. A proposta foi apresentada a dez professores de Física da rede pública de ensino, para que avaliassem as atividades. A partir das sugestões apresentadas durante o encontro, a sequência didática foi reconstruída de modo a atender às expectativas dos professores envolvidos.

Palavras-chave : Sequência didática, radioatividade, Ensino Médio, enfoque CTS, enfoque HFC.

## Introdução

A reforma educacional definida na Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDB - Lei 9.394/96) e nas Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (DCNEM/98), veio atender aos anseios de pesquisadores brasileiros da área de Ensino de Física que, na década de 1980, aderiram ao movimento mundial de renovação curricular e da inserção da Física Moderna e Contemporânea (FMC) no Ensino Médio.

Não obstante, após mais de duas décadas se passarem desde a publicação das DCNEM, pesquisas apontam que são escassos os estudos que apresentam propostas para a introdução de conteúdos de FMC em sala de aula. Sorpreso, Babichak e Almeida (2010) ressaltam que não há um consenso sobre o quê introduzir e, sobretudo, sobre como fazê-lo. Siqueira, Pietrocola e Ueta (2007), ao comentarem o problema de como inserir os conteúdos, destacam a elaboração de atividades como um dos obstáculos à efetiva inserção dos conteúdos de FMC.

Tendo em vista a carência de propostas para a inserção de conteúdos de FMC no Ensino Médio, decidimos elaborar uma proposta metodológica que levasse

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26 a 30 de janeiro de 2015

o aluno a identificar e compreender a Física presente no mundo real. Escolhemos o tópico radioatividade , uma vez que este é um tema indicado para o currículo do Nível Médio (OSTERMANN; MOREIRA, 2000), mas ainda pouco abordado pelos pesquisadores da linha de Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio (PEREIRA; OSTERMANN, 2009).

Escolhido o tema, pensamos em uma proposta metodológica que efetivamente promovesse o ensino-aprendizagem da radioatividade no Nível Médio. Decidimo-nos, então, pelo enfoque em Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS); porém, para que o estudante alcance uma atitude crítica em relação ao mundo à sua volta, consideramos importante a História e Filosofia da Ciência (HFC). Entendemos que a abordagem histórico-filosófica propicia ao jovem um entendimento mais amplo da atividade científica e da natureza da Ciência, uma vez que permite reconstruir os episódios sociais e culturais que contribuíram para o desenvolvimento do objeto em estudo.

## Metodologia da pesquisa

Optamos, entre as diversas metodologias de ensino, pela 'sequência didática', sobretudo pela maneira como as atividades podem se inter-relacionar. Acreditamos que a articulação entre as atividades propostas, a ordem em que são trabalhadas e a forma de o professor explorá-las não só favorecem o ensino e aprendizagem da radioatividade, mas também oportunizam a abordagem CTS e HFC com o intuito de formar cidadãos críticos e participativos das questões sociais que envolvem a ciência e a tecnologia.

Para a construção da proposta metodológica, consideramos fundamental analisar os dez livros didáticos de Física aprovados pelo Programa Nacional do Livro Didático (PNLD) para o Ensino Médio, ano 2012. Sabe-se que o livro de texto é visto pelos professores do Ensino Básico como uma ferramenta didática fundamental (RESQUETTI; DANHONI NEVES, 2007), e quando tal postura é adotada, os conteúdos propostos pelos autores acabam estabelecendo certa rotina na prática do professor, e até mesmo certa acomodação. O quadro 01 expõe a relação das obras.

Quadro 01: Relação das obras didáticas de Física do PNLD/2012.

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Além das obras didáticas, realizamos uma sondagem entre dez professores de Física do Ensino Médio que atuam na rede pública de ensino do Paraná. A sondagem, realizada por meio de um questionário, visou verificar o que os docentes vivenciam e pensam a respeito do ensino da FMC, mais especificamente, da radioatividade. As orientações de Moreira (2010) nos auxiliaram na elaboração dos itens do questionário.

Para analisar as obras didáticas e as respostas dos professores ao questionário, optamos pela Análise de Conteúdo, de Bardin (1977) e aplicamos o critério das categorias temáticas. Após os levantamentos, análises e classificações, elaboramos as atividades da sequência didática, com enfoque na educação científica e tecnológica do aprendiz, associado à evolução histórica e filosófica do conhecimento físico.

A proposta preliminar foi exposta aos professores participantes da pesquisa, durante um curso de formação continuada com carga horária de doze horas. Uma cópia foi entregue para cada membro do grupo. Durante a apresentação os professores foram convidados a avaliar a proposta e a realizar intervenções pedagógicas, com o intuito de reconstruirmos as atividades. A contribuição dos professores se deu principalmente nas questões propostas aos estudantes, as quais foram formuladas para gerar o debate em sala de aula. As atividades foram, então, complementadas e reformuladas. A partir das sugestões apresentadas durante o encontro, a sequência didática foi reconstruída de modo que viesse a atender às expectativas dos professores envolvidos.

## Resultados da análise dos livros didáticos

No presente trabalho apresentamos, de modo sucinto, os resultados da análise realizada. O levantamento preliminar dos livros didáticos permitiu que verificássemos se o tema 'radioatividade' é abordado ou não pelos autores. Constatamos que entre as dez obras de Física do PNLD/2012, três não abordam a radioatividade: (i) Curso de Física , (ii) Física e (iii) Conexões com a Física . Analisamos então, nas sete obras que contemplam o tema, a forma de apresentação dos conteúdos conceituais, como, também, se os autores atendem as orientações dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) para o Ensino Médio. Verificamos quais conteúdos são contemplados nas obras, o enfoque dado pelos autores - se CTS, HFC ou Ciência pura - e a forma de abordagem das atividades e exercícios propostos - se qualitativa ou formal.

Tomamos a obra de Okuno e Yoshimura (2010) como parâmetro de comparação para a análise dos conteúdos conceituais de radioatividade. Observamos que entre os sete livros didáticos que contemplam o tema, cinco apresentam algumas lacunas na abordagem dos conteúdos escolares, o que pode dificultar, em nossa avaliação, o ensino e a aprendizagem da radioatividade de forma plena. Apenas duas obras GLYPH<31> Física em Contextos: Pessoal, Social, Histórico , de Pietrocola et al., e Quanta Física , de Kantor, Menezes et al. GLYPH<31>, apresentam os conteúdos conceituais de forma completa, detalhada e contextualizada, compatíveis com os PCNs e com a obra de Okuno e Yoshimura.

Notamos que o enfoque CTS destaca-se em seis das sete obras, Ciência pura em cinco e o enfoque na HFC em quatro obras. Já na análise com relação à ênfase dada pelos autores na apresentação das atividades e exercícios, observamos que prevalece a Ciência pura em todas as sete obras, com larga

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diferença sobre o enfoque CTS e mais acentuada sobre o HFC em seis obras. Quanto à forma de abordagem - se qualitativa ou formal GLYPH<31>, a análise evidenciou que prevalece a abordagem qualitativa em quatro das sete obras e, em apenas uma delas Física para o Ensino Médio , de Yamamoto e Fuke -, há um equilíbrio entre as duas formas. Embora a perspectiva CTS destaque-se na apresentação dos conteúdos em seis obras e a HFC em quatro, constatamos que os autores não privilegiam tais enfoques nas atividades e exercícios propostos.

## Resultados da pesquisa com os professores de Física do Ensino Médio

A carga horária de apenas duas aulas semanais de Física em cada série, a carência de cursos de formação continuada na área de FMC, o pouco tempo disponível para pesquisa e preparação de aulas de FMC, a adequação dos conteúdos para o Ensino Médio e a não oportunidade de conhecer o assunto radioatividade na graduação foram os maiores entraves apontados pelos professores para a abordagem de conteúdos de FMC em sala de aula.

Ao considerarem a possibilidade de abordar o tópico radioatividade em suas aulas, 60% dos professores opinaram pela forma de abordagem qualitativa dos conteúdos, 20% responderam que deveria prevalecer a abordagem qualitativa acrescida de breve formalismo matemático e, 20%, pela abordagem equilibrada entre a qualitativa e o formalismo matemático. Assim, ao elaborarmos as atividades da sequência didática, privilegiamos a abordagem qualitativa dos conteúdos, conforme sinalização dos professores, com possibilidade de introdução de questões formais.

Com relação às orientações dos PCNs, verificamos que oito entre os dez professores consideram relevante o ensino dos conteúdos conceituais de radioatividade com enfoque na evolução histórica da Ciência, associado às relações entre Ciência, Tecnologia e Sociedade.

Concluímos que todos os dez professores do grupo entrevistado gostariam de aplicar a proposta de ensino de radioatividade, a eles apresentada, a seus alunos do Ensino Médio. Contudo, percebemos, nas respostas de três entrevistados, o descontentamento com a carga horária reduzida de Física, que pode comprometer a implementação da proposta. Este ponto é o principal obstáculo apontado pelo grupo para a inserção da FMC no Ensino Médio.

## Encaminhamentos e esquema de organização das atividades da sequência didática

A proposta metodológica foi organizada em atividades, por temas, assim descritas:

Atividade 1 - Introdução do problema social: o acidente radioativo de Fukushima (1 aula)

Abordamos o acidente ocorrido na usina nuclear de Fukushima Daiichi, no Japão, em março de 2011, em virtude de um tsunami devastador que se seguiu a um intenso terremoto. O evento abalou não apenas a estrutura da usina, mas também a crença de que a energia nuclear é uma alternativa segura para a produção de energia elétrica limpa.

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A atividade é trabalhada com imagens e vídeos que mostram o abalo sísmico e o tsunami , com informações sobre o acidente com os reatores e a apresentação de duas entrevistas com os cientistas brasileiros José Goldemberg e Luiz Pinguelli Rosa, da área de Física Nuclear, em que mencionam o tipo de material radioativo que foi liberado no meio ambiente e citam alguns conceitos físicos. A ideia é promover a interação entre o professor e os alunos e motivá-los para o estudo da radioatividade por meio de discussões a respeito das causas e consequências do acidente. Durante o debate o professor tem condições de observar as concepções intuitivas dos estudantes e buscar despertar neles a necessidade de aprender os conteúdos científicos.

Propomos para discussão com os alunos algumas questões que abordam as causas e possíveis consequências do acidente de Fukushima, o que eles entendem com relação às usinas nucleares e aos conceitos físicos mencionados nos vídeos e entrevistas. Sugerimos levantar questionamentos sobre o que eles sabem com relação à bomba atômica e aos acidentes nucleares de Chernobyl, Three Mile Island e Goiânia, comentados pelos físicos entrevistados. Sugerimos também aplicar a avaliação a grupos pequenos de alunos, durante o desenvolvimento da atividade.

No final da atividade recomendamos algumas pesquisas a serem realizadas pelos grupos de alunos organizados antecipadamente. Os temas indicados foram a bomba atômica, os acidentes nucleares/radioativos de grande repercussão mundial, usinas nucleares, rejeitos radioativos e as aplicações da radioatividade no dia a dia. A ideia é proporcionar ao aluno conhecimentos básicos para as discussões durante as apresentação das atividades 4 e 5.

## Atividade 2 - Radioatividade: um breve histórico (1 aula)

O debate envolvendo o acidente de Fukushima oportuniza a introdução da história da radioatividade e das primeiras pesquisas que levaram ao entendimento de sua origem. Desse modo, temos a oportunidade de contextualizar os saberes a ensinar para dar significado aos conteúdos de radioatividade. A ideia é discutir com os estudantes os eventos que levaram à detecção do fenômeno e as contribuições dos cientistas para a compreensão de suas propriedades e de sua natureza, e introduzir os primeiros conceitos físicos. Consideramos importante destacar que a detecção da radioatividade não se deveu somente a Becquerel, mas foi fruto do trabalho coletivo de vários cientistas ao longo de anos.

Para o desenvolvimento da atividade utilizamos imagens, vídeos e um texto elaborado para os alunos trabalharem em grupos. Durante a aula sugerimos ao professor envolver os estudantes nas discussões, incentivá-los a formular hipóteses e ajudá-los a obter conclusões. Propusemos algumas questões para o debate entre os grupos, de modo a oportunizar generalizações e sínteses dos eventos que levaram à detecção da radioatividade e à compreensão de sua natureza.

Atividade 3 - Radioatividade: conteúdos propostos para o Ensino Médio (2 aulas)

Nesta etapa são apresentados os conteúdos escolares que consideramos fundamentais para a compreensão do fenômeno. São os seguintes: modelo atômico didático, estrutura do núcleo atômico, força nuclear, isótopos e radioisótopos, radiação nuclear (alfa, beta, gama), decaimento nuclear, meia-vida radioativa, fissão nuclear, reação em cadeia e energia nuclear. A obra de Okuno e Yoshimura (2010) nos orientou na definição dos conteúdos escolares aqui citados.

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Durante a abordagem dos conteúdos o professor tem a oportunidade de trabalhar as concepções intuitivas dos estudantes observadas na aplicação da primeira atividade, de modo a confrontá-las com as científicas. É importante que se faça a relação entre os conceitos físicos e a evolução do acidente com os reatores da usina de Fukushima Daiichi. Esta etapa é fundamental para o aluno entender a natureza das radiações nucleares e sua presença no dia a dia.

Como estratégia didática, fizemos uso de um mapa conceitual para a apresentação do modelo atômico didático, imagens e vídeos. Consideramos que o livro didático pode ser usado como um dos recursos para a abordagem dos conteúdos, caso contenha o tópico radioatividade. Como a carga horária semanal de Física é reduzida, o professor não precisa passar todo o conteúdo no quadro, mas apenas complementar alguns conceitos fundamentais, se o julgar necessário. Se o livro não apresenta o tópico, sugerimos ao professor disponibilizar um texto com os fundamentos básicos de radioatividade.

Consideramos importante a resolução de exercícios diversificados que envolvam os conteúdos científicos com enfoque nas perspectivas CTS e HFC, como também na ciência pura. O professor pode selecionar os exercícios propostos no livro didático adotado, como também complementá-los ou elaborar outros. É fundamental que o professor analise, junto com os alunos, as soluções dos problemas e das questões, com vista a esclarecer quaisquer dúvidas, orientá-los e ajudá-los na compreensão dos conceitos, leis e teorias, como também discutir as questões que envolvem a evolução histórica e as aplicações da radioatividade no dia a dia. Não obstante, de acordo com os professores de Física que entrevistamos, a abordagem qualitativa deve prevalecer sobre a quantitativa.

## Atividade 4 - Radiações nucleares: efeitos, riscos e benefícios (1 aula)

Nesta etapa o aluno já terá condições de discutir, entender e avaliar os riscos e benefícios da utilização da radioatividade. As atividades propostas envolvem a geração de energia elétrica, o que fazer com os rejeitos radioativos e as aplicações destes na medicina, na indústria, na pesquisa, na agricultura e no ambiente.

Os grupos apresentam uma síntese da pesquisa do tema escolhido antecipadamente, quando foi aplicada a primeira atividade. A ideia é gerar discussões a respeito dos riscos e benefícios do uso da radioatividade para o ser humano e para o meio ambiente. O papel do professor é gerenciar as discussões continuamente, de modo que o debate seja harmonioso e todos tenham a oportunidade de se expressar. A avaliação pode ser realizada por meio de texto elaborado pelas equipes, da apresentação dos temas e da participação dos grupos nas discussões.

Atividade 5 - As bombas atômicas e os acidentes nucleares e radioativos (2 aulas)

- O horror causado pelas bombas atômicas em Hiroshima e Nagasaki no fim da Segunda Guerra Mundial e os ensinamentos dos acidentes das usinas nucleares e de Goiânia não podem ficar à margem das discussões. Questões como o sistema de segurança dos reatores e a responsabilidade de técnicos e autoridades no uso da energia nuclear também devem ser consideradas.

Cada grupo que realizou a pesquisa apresenta uma síntese do tema escolhido. O objetivo é discutir a evolução histórica dos eventos e as consequências

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dos efeitos danosos produzidos pela radiação nuclear no ser humano e no meio ambiente. O professor conduz o debate destacando os pontos fundamentais e mantendo a interação respeitosa entre todos. Com o desenvolvimento desta atividade, buscamos proporcionar ao aluno elementos para que ele entenda a dimensão do uso incorreto e irresponsável da energia nuclear e avalie criticamente as contradições das aplicações da Ciência.

- A avaliação pode ser feita da mesma forma proposta para a atividade anterior, a saber, por meio de texto elaborado pelas equipes, da apresentação dos tópicos e da participação dos grupos nas discussões.

Atividade 6 - Retorno ao problema social original: causas e consequências do acidente radioativo de Fukushima e as perspectivas do uso da energia nuclear para geração de eletricidade (1 aula)

- O evento de Fukushima Daiichi contribuiu para que cientistas e autoridades pensassem criticamente sobre o uso da fonte de energia nuclear antes e depois do acidente. A retomada das discussões permite ao aluno entender e avaliar com mais profundidade as consequências danosas do despejo de radiação nuclear na população japonesa e, ao mesmo tempo, pensar criticamente sobre a sua responsabilidade social e ética nas tomadas de decisão na sociedade em que vive.
- O esquema de organização do quadro 02 apresenta, de modo sucinto, os encaminhamentos das atividades da sequência didática.

Quadro 02: Esquema de organização das atividades.

## Considerações Finais

A principal contribuição desta pesquisa é mostrar ao professor de Física do Nível Médio caminhos para o ensino de um tópico de Física Moderna e Contemporânea, mesmo para aqueles que encontraram dificuldades ou se

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depararam com obstáculos nessa área durante a graduação. Procuramos apresentar as atividades de forma didática, com possibilidade real de inserção dos conteúdos de radioatividade em sala de aula, de modo a mostrar por que ensinar radioatividade no Ensino Médio, o quê ensinar e como o professor pode trabalhar os conteúdos conceituais com seus alunos.

- É importante salientar que a sequência didática que propomos não é uma receita a ser seguida, e sim, uma proposta metodológica para o ensino de um tema de FMC no Nível Médio, a qual pode ser ampliada.
- O professor do Ensino Médio não pode mais deixar de lado a ciência contemporânea, pois o nosso estudante deve ser preparado para conviver em uma sociedade em que os conhecimentos científicos e a capacidade de utilizar diferentes tecnologias são fundamentais, e a Física Moderna e Contemporânea faz parte deste contexto.

## Referências

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MOREIRA, M. A.. Questionários . In: MOREIRA, M. A.; VEIT, E. A.. Ensino superior: bases teóricas e metodológicas. São Paulo: Editora Pedagógica e Universitária Ltda., 2010, p. 163-172.

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OSTERMANN, F.; MOREIRA, M. A. Uma revisão bibliográfica sobre a área de pesquisa 'física moderna e contemporânea no ensino médio'. Investigações em Ensino de Ciências , v. 5, n. 1, p. 23-48, 2000. Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/ienci/artigos/Artigo\_ID57/v5\_n1\_a2000.pdf. Acesso em: 08 jul. 2011.

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SIQUEIRA, M.; PIETROCOLA, M.; UETA, N. A física moderna e contemporânea em sala de aula: uma atividade com os raios X. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA, 17, 2007, São Luís - MA. Atas ... São Luís: 2007. Disponível em: http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xvii/atas/resumos/T0410-1.pdf. Acesso em: 26 jul. 2011.

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