UMA REFLEXÃO SOBRE DESAFIOS PARA O ENSINO DA FÍSICA DE PARTÍCULAS NO ÂMBITO DE UM CURSO DE FORMAÇÃO CONTINUADA PARA PROFESSORES DA EDUCAÇÃO BÁSICA

## UMA REFLEXÃO SOBRE DESAFIOS PARA O ENSINO DA FÍSICA DE PARTÍCULAS NO ÂMBITO DE UM CURSO DE FORMAÇÃO CONTINUADA PARA PROFESSORES DA EDUCAÇÃO BÁSICA

*Leiana Camargo 1 , Marcelo Zanotello , Hélio Takai 2 3

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Universidade Federal do ABC, leiiana@hotmail.com Universidade Federal do ABC, marcelo.zanotello@ufabc.edu.br 3 Stony Brook University, helio.takai@stonybrook.edu

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## Resumo

A inserção da Física Moderna e Contemporânea (FMC) no ensino médio é de importância para o desenvolvimento de uma sociedade capacitada a compreender basicamente os avanços científicos atuais e a produção de novas tecnologias. Para tal, é necessário um preparo apropriado dos professores de física, a fim de que adquiram conhecimentos acerca das temáticas em FMC e de práticas para seu ensino. A partir dessa perspectiva, percebemos a necessidade de um investimento considerável nas formações iniciais e continuadas dos professores de física. Entretanto, é importante que esses cursos considerem as crenças, as dificuldades e as concepções desses profissionais, para que a inserção da FMC no ensino seja eficaz. Esse trabalho tem por finalidade realizar uma investigação com professores de física da Educação Básica que participaram de um curso de formação continuada, intitulado 'Introdução à Física de Partículas -Aspectos Experimentais', no âmbito do evento 11º Encontro USP-Escola, realizado em janeiro de 2016. Realizamos um levantamento das concepções de alguns professores participantes sobre física de partículas e o seu ensino, e analisamos as possíveis contribuições do curso para sua formação visando o trabalho com a temática da física de partículas. Utilizamos uma metodologia de investigação empírica e qualitativa, empregando como meios para coleta de dados a observação participante e questionários com questões de natureza aberta. Concluímos que o referido curso contribuiu significativamente para o desenvolvimento profissional desses professores no que se refere à construção de saberes sobre a física de partículas e de subsídios para seu ensino.

Palavras-chave : Formação Continuada de Professores; Física Moderna e Contemporânea; Física de Partículas.

## Introdução

Nas últimas décadas, a produção acadêmica relativa às questões acerca da inserção de Física Moderna e Contemporânea (FMC) nos diversos níveis de ensino tem sido crescente. A maioria das pesquisas tem foco na Educação Básica, como a de Lobato e Greca (2005), ao passo que estudos que têm por objeto o ensino superior enfatizam, em geral, concepções de licenciandos em física sobre temas de FMC em disciplinas de formação de professores e em situações de estágio supervisionado (MONTEIRO, NARDI e BASTOS, 2009; REZENDE JR. e CRUZ, 2009). As revisões da literatura realizadas por Ostermann e Moreira (2000) e por Pereira e Ostermann (2009) revelam uma ênfase em recomendações de bibliografias e propostas para abordagem de tópicos ou unidades de ensino específicas sobre FMC, sinalizando a necessidade de mais investigações sobre os processos de introdução desses conhecimentos em sala de aula e seus reflexos na aprendizagem dos estudantes.

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23 a 27 de janeiro de 2017

Monteiro, Nardi e Bastos Filho (2009) questionam se os cursos de formação de professores de física estão trabalhando a FMC de modo que possibilite ao professor introduzi-la na Educação Básica em uma perspectiva crítica em relação à ciência, à tecnologia e às suas consequências sociais. Os autores afirmam que, para introduzir a FMC nas salas de aula, faz-se necessário que os cursos de formação considerem as reais condições dos professores na Educação Básica, como também que 'a própria estrutura curricular dos cursos de formação distancie-se da racionalidade técnica' (MONTEIRO, NARDI e BASTOS FILHO, 2009, p.157), evitando a ênfase na memorização e repetição de formalismos matemáticos. Nesse sentido, é importante considerar o seguinte questionamento:

Como um professor de Física que foi submetido a este padrão de formação poderá desenvolver estratégias no intuito de que, por meio da introdução da FMC no Ensino Médio, possa desencadear situações que visam contribuir para uma educação científica crítica e emancipatória, tendo em vista que tal perspectiva foi suplantada da formação desse professor? (MONTEIRO, NARDI e BASTOS, 2009, p. 156).

Algumas pesquisas relatam dificuldades geralmente apontadas por professores a respeito da inserção da FMC no ensino médio (TERRAZZAN, 1992; PINTO E ZANETIC, 1999; OSTERMANN E MOREIRA, 2000), dificuldades estas em grande parte decorrentes de suas formações. Uma delas relaciona-se ao fato de que a maioria deles não teve contato adequado com conceitos da FMC na formação inicial de tal modo a poder pensar em como ensiná-los na Educação Básica. Há dificuldades também com relação a quais metodologias utilizar e à falta de materiais didáticos apropriados. Essa carência de domínio de certos conceitos, metodologias e materiais, faz com que os professores sintam-se por vezes intimidados a fazer essa inserção, mesmo quando há prescrições curriculares nesse sentido.

- O que nos parece conclusivo e consensual em tais estudos é que a formação dos professores deveria trabalhar os conceitos de FMC de maneira articulada com as possibilidades de práticas de seu ensino na Educação Básica. E, considerando a formação do estudante, se a educação escolar pretende, dentre outros objetivos, formar um cidadão que seja capaz de compreender o mundo em que vive, o ensino da FMC e seus impactos tecnológicos e sociais deve estar presentes.
- A partir desses problemas se reforça a importância de trabalhos que investiguem a relação dos professores com os temas da FMC, buscando alternativas significativas para que o ensino e a aprendizagem de tópicos da FMC sejam viabilizados na Educação Básica. Para tanto, realizamos uma investigação com professores de física do ensino médio durante um curso de formação continuada, intitulado 'Introdução à Física de Partículas - Aspectos Experimentais'. Tal curso é realizado anualmente no contexto do evento 'Encontro USP-Escola', nas dependências do Instituto de Física da Universidade de São Paulo.
- A finalidade deste trabalho foi realizar um estudo sobre concepções de alguns dos professores participantes do curso sobre física de partículas e seu ensino, sobre a constituição de seus saberes docentes e analisar possíveis contribuições do curso para suas formações com vistas ao trabalho com a temática da física de partículas.

A fim de subsidiar o estudo, busca-se respaldo em referenciais teóricos que discutem aspectos fundamentais relacionados à formação docente.

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## Fundamentação Teórica

Pesquisas e estudos atuais no campo educacional caracterizam o professor como um profissional com determinadas habilidades, conhecimentos e atitudes necessários para conduzir os processos de ensino e aprendizagem (TARDIF, 2000; LIBÂNEO, 2004). A formação inicial visa propiciar requisitos profissionais em termos de conhecimentos, habilidades e atitudes que tornam o individuo um professor. O professor, de acordo com Libâneo (2004, p. 74), 'é um profissional cuja atividade principal é o ensino'. Portanto, ele é 'visto como um elemento chave do processo de ensino-aprendizagem e, sem a sua participação empenhada, é impossível imaginar qualquer transformação significativa do sistema educativo' (PONTE, 1994, p. 9).

Ponte (1994) e Pacheco (1995, apud LANGHI e NARDI, 2012) defendem que o aprendizado profissional do professor continua mesmo após a formação inicial. Assim, o conhecimento profissional não é limitado temporalmente e nem se pode dar como acabado e amadurecido em termos de aquisição, mostrando que a formação ocorre com uma continuidade temporal. Os requisitos profissionais desenvolvidos pelos professores antes e durante a sua formação inicial são 'insuficientes para os exercícios das suas funções ao longo de toda a carreira' (PONTE, 1994). Portanto, a formação continuada tem a finalidade de aperfeiçoar o desenvolvimento profissional do professor em suas mais variadas vertentes e dimensões (PACHECO, 1995, apud LANGHI e NARDI, 2012).

Ao tratar sobre a necessidade de programas de formação continuada, Libâneo (2004) cita Christov (1998, p. 9), segundo o qual:

A Educação Continuada se faz necessária pela própria natureza do saber e do fazer humanos, como práticas que se transformam constantemente. A realidade muda e o saber que construímos sobre ela precisam ser revisto e ampliado sempre. Dessa forma, um programa de educação continuada se faz necessário para atualizarmos nossos conhecimentos, principalmente para analisarmos as mudanças que ocorrem em nossa prática, bem como para atribuirmos direções esperadas a essas mudanças.

Tardif (2000), ao tratar dos saberes profissionais dos professores, busca revelar algumas características de tais saberes que refletem as categorias conceituais e práticas dos próprios docentes, 'constituídas no e por meio do seu trabalho cotidiano'. Tardif caracteriza os saberes profissionais dos professores como temporais, plurais e heterogêneos, personalizados e situados, apresentando uma classificação de quatro saberes docentes fundamentais: os saberes da formação profissional (das ciências da educação e da ideologia pedagógica), os saberes disciplinares, os saberes curriculares, e os saberes experienciais. Por essa perspectiva teórica, iniciativas de formação continuada devem tentar contemplar e integrar estas quatro dimensões associadas aos saberes docentes para propiciar reflexões e aperfeiçoamentos das práticas.

## Metodologia

Este trabalho caracteriza-se como uma pesquisa empírica de abordagem qualitativa. A partir dos nossos objetivos, consideramos este trabalho como um estudo de caso (YIN, 2001). Para coleta de dados utilizamos questionários online com questões abertas e a observação participante com registros no diário de campo de um dos pesquisadores.

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A pesquisa foi realizada com professores de física da Educação Básica do Estado de São Paulo, durante um curso de formação continuada intitulado 'Introdução à Física de Partículas - Aspectos Experimentais', que teve por finalidade fazer uma revisão, discussão e aprofundamento com os professores do ensino médio sobre física de partículas, bem como abordar estratégias de ensino para introduzir este assunto no ensino médio. O curso de formação continuada é oferecido anualmente pelo físico de partículas Prof. Dr. Hélio Takai, no âmbito do evento 'Encontro USP-Escola', com duração total de 40 horas e ofertando 20 vagas.

O roteiro de atividades do curso passa por algumas alterações anualmente, com o intuito de ser aperfeiçoado e se enquadrar melhor com as necessidades dos professores participantes. A Tabela 01 contém o roteiro das atividades que foram realizadas durante o curso, em janeiro de 2016.

Tabela 01: Roteiro de Atividades do Curso.

- O questionário foi distribuído via e-mail ao final do curso para os quinze professores que o concluíram. Porém, apenas três professores retornaram com as respostas. Este baixo índice de retorno é um risco quando se opta pelo envio de questionários por meio virtual e, em nosso caso, após a realização do curso. Mas, ainda assim consideramos que foi possível obter certa variedade de colocações por parte dos respondentes que subsidiam reflexões sobre a formação continuada, a realidade dos docentes em exercício e a constituição de seus saberes. Para a análise, denominamos os respondentes por Prof. A, B e C e realizamos uma análise de conteúdo das suas respostas (BARDIN, 2011).

O Prof. A é recém formado em Licenciatura em Física. Durante três anos da sua graduação, atuou como professor eventual e participou do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência. Atualmente, leciona no nono ano de uma escola da rede privada. É a primeira vez que este recorre a um curso de formação continuada. O Prof. B é licenciado em Ciências Biológicas e atua como professor de física temporário nos três anos do ensino médio da rede estadual de São Paulo. Esse professor já participou de outros quatro cursos de formação continuada em diferentes áreas, tais como: química, biologia, geofísica e física de partículas. Em sua graduação não teve contato com a FMC e se caracteriza como um ''quebra galhos' que ama Física'. O Prof. C é engenheiro civil e atua como professor há cinco anos. Anualmente, participa de cursos de formação continuada na área da física, em especial, astronomia, óptica e física de partículas.

Em geral, todos consideram que um curso de formação de professores precisa empregar algumas metodologias, como: experimentos, debates, palestras e orientações para aplicação dos conceitos em sala de aula. Além da aprendizagem de conceitos, os professores parecem buscar no curso de formação auxílio para desenvolverem novas práticas de ensino que os ajudem em sua tarefa educativa.

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## Apresentação e Análise dos Dados

Para efetivação da proposta, aplicamos um questionário com questões abertas sobre a FMC, em especial sobre física de partículas e seu ensino. A partir das respostas obtidas foi possível evidenciar algumas concepções dos professores respondentes sobre FMC e seu ensino, aspectos relacionados aos seus saberes docentes e também analisar aspectos da efetivação do curso.

## Em sua opinião, qual a importância de se aprender física moderna e contemporânea no ensino médio?

- 'O aluno que aprende FMC entende que a ciência não esta longe do seu dia a dia e o mesmo pode verificar no seu cotidiano fenômenos que a física explica' (Prof. A).
- 'Vital. Proporcionar o conhecimento por tudo que nos cerca ao universo, futuros pesquisadores, desenvolvedores, investigadores científicos, aproximando o conhecimento científico à cultura humana' (Prof. B).
- 'Compreender os fenômenos da natureza, bem como a aplicação pratica na engenharia ' (Prof. C).
- O intuito desta questão foi analisar se os professores associam que a inserção da FMC no ensino médio auxilia a compreensão de seus alunos sobre o desenvolvimento tecnológico, principalmente, sobre as novas tecnologias presentes no cotidiano deles. Além disso, se sua inserção no ensino médio pode contribuir para modificar como os alunos enxergam o mundo, favorecendo a construção de sentidos sobre a Ciência e o trabalho científico, estimulando a formação de uma cultura cientifica efetiva, na qual os sujeitos interpretam fatos, fenômenos e processos naturais, percebendo-os em relação 'como parte da própria natureza em transformação' (BRASIL, 1999, p.22).

Constatamos algumas dessas associações nos discursos desses professores. Principalmente, de como o aluno enxerga e assimila o mundo a sua volta, fazendo possíveis associações com os fenômenos físicos e tecnológicos presentes nele. O Prof. B aponta que o ensino de FMC pode contribuir sobre os trabalhos científicos, resultando em futuros cientistas. É intrigante a resposta do Prof. C, pois ele coloca a importância do aluno compreender a 'aplicação prática' da engenharia, como decorrência da abordagem da FMC em sua formação.

## Para você, o que é uma partícula elementar? Dê exemplos de algumas partículas elementares que você conheça.

- 'Partículas elementares são os menores elementos encontrados no universo' (Prof. A).
- 'Átomos, prótons e nêutrons . Não possuem substruturas' (Prof. B).

'Partículas indivisíveis, elétrons, quarks up, down, button, etc. e suas antipartículas' (Prof. C).

Mesmo não tendo graduação em física, apenas o Prof. C apresentou uma resposta completa. Isto pode ter ocorrido em consequência de estar aprimorando seus conhecimentos sobre física de partículas pela segunda vez. Já o Prof. A compreende o que é uma partícula elementar, porém não deu exemplos de algumas

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dessas partículas. Este professor pode ter esquecido por algum motivo de completar sua resposta ou pode ter ocorrido dele ter assimilado pouco sobre o tema.

Houve um equivoco na resposta do Prof. B . Sabemos que os prótons e nêutrons não são elementares e sim partículas que podem ser subdivididas em quarks. O equívoco pode ter ocorrido devido o fato de que durante muitos anos os prótons e nêutrons terem sidos considerados partículas elementares e isto ter sido veiculado em manuais didáticos. Outra possibilidade pode ser em razão dele não ter tido contato com física de partículas na sua formação inicial, uma vez que ele é professor temporário de física. Esta é uma realidade muito comum na rede estadual de São Paulo, onde profissionais formados em outras áreas do conhecimento, mesmo que não licenciados, lecionam física para preenchimento de sua carga horária. Entretanto, é importante que esses professores busquem se apropriar de conhecimentos e metodologias referentes aos conteúdos de física.

## Você considera importante o ensino de temas ligados à física de partículas na Educação Básica? Justifique seu posicionamento.

- 'É importante desde que os alunos tenham base para entender as discussões ' (Prof. A).
- 'Sim. São fundamentais para a compreensão do universo físico e comprovar ou confrontar com mitos da cultura humana ' (Prof. B).
- aber que o átomo não é formado somente por 3 elementos e trabalharem
- 'S melhor a parte de grandezas físicas' (Prof. C).

Esses professores consideraram importante esse ensino. Notamos que o Prof. A enfatiza a necessidade dos alunos compreenderem primeiro a física clássica para depois assimilarem a física moderna e contemporânea, devido a física clássica dar suporte, segundo ele, para entenderem a Física de Partículas. O Prof. B remonta a discórdia sobre o surgimento do Universo, pelo qual existem muitas teorias divergentes que o explicam. O Prof. C considera importante que os alunos compreendam a formação do átomo e as grandezas físicas. Porém, de acordo com o currículo, as grandezas físicas são trabalhadas no primeiro ano do ensino médio e não apenas no momento que a física de partículas é desenvolvida em sala.

## Que recursos didáticos e estratégias você utilizaria para introduzir temas de física de partículas em aulas na Educação Básica?

'O conteúdo que a proposta aborda é muito abrangente e apenas no final do 3º ano do ensino médio é que se tem contato com a física moderna e contemporânea, as discussões que podem ser abordadas às vezes não chegam acontecer, pois esse tema é abordado no 4º bimestre e ele acaba sendo muito curto, uma vez que, a escola reserva as ultimas semanas para comemorações festivas e/ou recuperação dos alunos' (Prof. A).

'Filmes da II Guerra Mundial, revistas sobre a bomba atômica, pesquisas de gases nocivos ' (Prof. B).

'O livro 'a historia da Alice no país do Quantum'' (Prof. C).

Devido o Prof. A ser recém formado e atuar apenas no nono ano do ensino fundamental, ele ainda não pensou a respeito de quais recursos didáticos e estratégias que utilizaria para inserir a física de partículas no ensino. Durante sua graduação ministrou aulas no ensino médio tendo contato com a proposta curricular

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do estado de São Paulo. Assim, constatamos que sua resposta se deu por ele não ter tido a necessidade de planejar uma aula envolvendo conteúdos de FMC, em especial a física de partículas.

Já o Prof. B utilizaria recursos e estratégias relacionados a física nuclear, fugindo do tema física de partículas. O Prof. C cita o livro paradidático de Robert Gilmore, que tenta explicar as leis quânticas a partir dos personagens da história de Alice no País das Maravilhas, estratégia esta que pode estimular nos alunos a vontade de querer aprender mais, já que o livro faz as relações com os personagens, proporcionando uma leitura, a princípio, mais agradável do tema.

## Quais suas impressões e comentários sobre o curso?

'O curso exige conhecimentos prévios, se você não tiver não acompanha as aulas. A proposta do curso é muito bacana, muito mesmo! Acho que deveríamos ter mais discussões no curso, sobre como se trabalhar este tema e revermos conceitos básicos e fundamentais de Física de partículas, pois às vezes não nos apropriamos destes conceitos na faculdade, pois muitas vezes eles não nos foram oferecidos e se sim, foi oferecido de maneira muito superficial, o que não é suficiente para lecionar no ensino médio ou até acompanhar um curso de formação continuada' (Prof. A).

'Ter a oportunidade em aprender com um excelente profissional, em um local e ambiente maravilhoso como a USP, estar rodeado de gente bacana e uma infraestrutura impecável, é pra poucos' (Prof. B).

- O Prof. A gostou do curso, porém com algumas ressalvas. Em razão de sua formação inicial sobre o tema ter sido insuficiente, teve dificuldades para compreender alguns conceitos. Logo, acha importante ter conhecimentos prévios para o curso. Ele traz uma afirmação sobre a formação inicial não dar suporte para inserção da FMC no ensino médio, sendo necessário recorrer a cursos de formação continuada. O Prof. B teve as melhores impressões sobre o curso e o Prof. C não respondeu a essa questão.

## Conclusão

A formação inicial é apenas a primeira fase do processo do desenvolvimento profissional do professor. Assim, os conhecimentos desenvolvidos pelos docentes antes e durante a sua formação inicial precisam ser frequentemente aprimorados para subsidiar sua atuação profissional. Em geral, os professores evidenciam dificuldades para inserir a FMC no ensino médio. Uma boa opção para esse intento pode ser através de objetos de aprendizagens disponíveis na página de educação do CERN (http://www.cernland.net/), na qual estão disponíveis jogos e mídias interativas sobre física de partículas. Outra opção é recorrer à leitura de livros paradidáticos, tais como 'O discreto charme das partículas elementares', escrito pela autora Maria Cristina Abdalla, ou o próprio livro de Gilmore citado em uma das respostas. A análise destas alternativas, além de outras possibilidades, deve estar entre os objetivos de cursos de formação continuada sobre as temáticas de FMC.

É sabido que profissionais de outras áreas assumem aulas de física na rede estadual de São Paulo, com o intuito de completarem sua carga horária semanal e suprirem a falta de professores nas escolas com formação em física. Porém, alguns deles não tiveram contato com certos conteúdos de física, especificamente a FMC, ocasionando uma carência de domínios de certos conceitos e metodologias, que faz

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com que se sintam intimidados para realizarem essa inserção. O curso obteve bons resultados, entretanto, como toda proposta, essa passará por alguns ajustes, com o intuito de se adequar ainda mais com as demandas dos professores cursistas. Percebemos que há a necessidade de explanarmos alguns conceitos mais detalhadamente e fornecermos mais subsídios para novas práticas que sejam aplicáveis na realidade das escolas, a partir das demandas dos professores, esperando com isso trabalharmos na integração e desenvolvimento dos saberes docentes necessários ao seu exercício profissional.

## Referências

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PINTO, A. C.; ZANETIC, J. É possível levar a física quântica para o ensino médio? Caderno Catarinense de Ensino de Física , Florianópolis, v. 16, n. 1, p. 7-34, abr. 1999.

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YIN, R. K. Estudo de caso: planejamento e métodos. Tradução Daniel Grassi, 2ª edição, Porto Alegre: Bookman, 2001.

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