SITE FÍSICA MODERNA CONTEMPORÂNEA NAS ESCOLAS - DA PESQUISA À FORMAÇÃO INICIAL DE PROFESSORES

## SITE FÍSICA MODERNA CONTEMPORÂNEA NAS ESCOLAS - DA PESQUISA À FORMAÇÃO INICIAL DE PROFESSORES

## Gustavo Souza Gomes 1 , Nilva Lombardi Sales , Eliane Cruz 2 3

1 UFTM/Curso de Graduação em Física, gustavosfisica@gmail.com 2 UFTM/Departamento de Física, nilva@uftm.edu.com.br

3 UNIFESP/Departamento de Ciências Exatas e da Terra, ecruznovo@gmail.com

## Resumo

Neste trabalho os autores realizaram uma pesquisa-ação em uma disciplina de formação de professores - curso de Ciências - Licenciatura (habilitação em Física). A estratégia didática foi a utilização de um repositório digital (site FMC nas Escolas , ) desenvolvido por um dos autores no âmbito de uma pesquisa anterior do tipo estado da arte sobre 'Propostas Didáticas para o Ensino de Física Moderna e Contemporânea (FMC)' que revelou a possibilidade de agrupamento da amostra de maneiras distintas (abordagens didáticas e temas de FMC). A docente do curso de formação de professores (parceira dos pesquisadores-autores do site) orientou os licenciandos da disciplina Práticas Pedagógicas de Física II a analisarem o conteúdo do site - revelador de diferentes situações possíveis em uma aula de FMC. Entre os resultados apresentados, um que se destaca, corrobora com a pesquisa do autor do site, foi a opção de incluir algumas propostas em mais de uma subcategoria. Isso indica que de fato o ensino de temas de FMC é facilitado quando articula diferentes perspectivas de abordagem ou ao relacionar diferentes temas/conteúdos. Considera-se que o objetivo da estratégia centrada no site foi atingido ao ter desencadeado discussões com base teórica sobre as linhas de pesquisa versus abordagens didáticas no ensino da FMC. Destacam-se as seguintes discussões: (i) impossibilidade prática no contexto de sala de aula de se utilizar uma única linha de pesquisa (concretizada na abordagem didática), (ii) importância dos pesquisadores de diferentes linhas trabalharem em equipe para o desenvolvimento de abordagens didáticas diversificadas e integradas, (iii) eventual não adequação dos títulos dos trabalhos do SNEF e EPEF (analisados pelo autor do site) podem ter dificultado a categorização e (iv) fomentar trabalhos em temas menos frequentes como cosmologia, novos materiais e relatividade geral. A pesquisa-ação visou a melhoria do site e a reformulação do módulo que será ministrado em 2017. Espera-se ainda que este trabalho possa auxiliar os pesquisadores, formadores de professores e professores a refletirem sobre a importância de estratégias que promovam o diálogo entre a pesquisaensino-formação.

Palavras-chave : Física Moderna e Contemporânea, Formação Inicial, TIC, Repositório digital, articulação pesquisa-prática.

## O Ensino de Física Moderna e Contemporânea

A Física presente nas Escolas do Ensino Médio ainda não contempla a Física Moderna e Contemporânea (FMC), mesmo existindo uma discussão bem consolidada quer na literatura da Pesquisa em Ensino de Física, quer nos documentos oficiais como, por exemplo, os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) (Brasil, 2002) para que os professores utilizem a FMC em suas aulas:

'Alguns aspectos da chamada Física Moderna serão indispensáveis para permitir aos jovens adquirir compreensão mais abrangente sobre como se constitui a matéria, de forma a que tenham contato com diferentes e novos materiais, cristais líquidos e lasers presentes nos utensílios tecnológicos, ou com o desenvolvimento da

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23 a 27 de janeiro de 2017

eletrônica, dos circuitos integrados e dos microprocessadores. A compreensão dos modelos para a constituição da matéria deve ainda incluir as interações no núcleo dos átomos e os modelos que a ciência hoje propõe para um mundo povoado de partículas. Mas será também indispensável ir mais além, aprendendo a identificar, lidar e reconhecer as radiações e seus diferentes usos. Ou seja, o estudo da matéria e radiação indica um tema capaz de organizar as competências relacionadas à compreensão do mundo material microscópico' (Brasil, 2002, p. 19).

As razões apontadas para a dificuldade em se concretizar o ensino de FMC nas escolas devem-se principalmente a: (i) deficiências na formação inicial e continuada dos professores; (ii) resistência à inovação por parte de alguns professores de Física e (iii) inadequação dos materiais didáticos que nem sempre contribuem para a real inserção desses tópicos nas aulas de física mesmo os materiais aprovados pelo Programa Nacional dos Livros Didáticos segundo análise de Castilho (2014).

Concordamos com Ostermann (2001) que afirma a importância de se discutir a Física teórica e experimental que está sendo desenvolvida atualmente e não somente estudar o trabalho de cientistas que viveram há centenas de anos. Dantas e Souza (2010) também reforçam a importância de se ensinar FMC, pois esta é uma das maiores vertentes da Física e que possibilitou as principais evoluções tecnológicas do século XX. Com a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade, a FMC ajudou no desenvolvimento e avanços de várias áreas de conhecimento, como na Medicina, na Química, na Biologia, na Informática e, principalmente, na tecnologia que chega em nossas casas.

No trabalho de Pinto e Zanetic (1999), os autores reforçam que o desenvolvimento da Física Moderna deve ir para escola, 'não como uma mera curiosidade, e sim como uma Física que explica fenômenos que a Física Clássica não consegue explicar' (p.7).

Diante deste contexto, foi realizado um levantamento tipo estado da arte sobre trabalhos envolvendo o ensino de FMC em dois eventos científicos: Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF) e Encontro de Pesquisa em Ensino de Física (EPEF). O objetivo desse trabalho foi de avaliar como e se a FMC já estava chegando às aulas de Física do Ensino Médio (GOMES e SALES, 2014). Segundo (CRUZ, PASSOS & KAWAMURA, 2015), o SNEF é um evento mais centrado nas práticas e o EPEF, mais centrado na pesquisa acadêmica. A partir do material encontrado, organizamos um site intitulado FMC nas Escolas que pudesse ser utilizado como fonte de busca de professores interessados em incluir temas de FMC em suas aulas. Neste trabalho iremos apresentar o relato da utilização desse material em uma disciplina de um curso de licenciatura em física que tinha entre seus tópicos a discussão da inserção da FMC no Ensino de Física.

## Levantamento e Organização de propostas didáticas sobre ensino de

## FMC

Com o intuito de levantar trabalhos sobre o ensino de temas de FMC em dois importantes eventos da área de Ensino de Física, realizou-se uma pesquisa tipo estado da arte em duas edições de cada evento: SNEF (2011 e 2013) e EPEF (2010 e 2012). Dos trabalhos encontrados, 33 eram propostas didáticas usando temas de FMC. O que indica que já existem professores levando essa temática para suas

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aulas. Tais trabalhos foram analisados e organizados em dois eixos: I) Eixo Abordagens e II) Eixo Temas.

- O Eixo Abordagens, refere-se as formas como as propostas abordavam os conteúdos de FMC podendo ser através de: História e Filosofia da Ciência (HFC); Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS); Experimentos (EXP); Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) ou Divulgação Cientifica (DV). Já o Eixo Temas considerou os principais conceitos abordados na proposta didática que poderiam ser: Mecânica Quântica; Relatividade; Física Nuclear; Cosmologia; Novos Materiais.

É importante salientar que alguns trabalhos tratam de mais de um tema (o que fez com que seja colocado em mais de uma categoria - tema) e/ou utilizam mais de uma abordagem (o que também, possibilitou que estes sejam colocados em mais de uma categoria - abordagem).

## Repositório de propostas didáticas digital sobre FMC - site FMC nas Escolas

Considerando que uma das dificuldades que os professores enfrentam para levarem a FMC para suas aulas é a falta de material de apoio (SALES, 2014), resolvemos organizar um banco didático digital com as propostas didáticas encontradas nesse levantamento. Optamos pela construção de um site e utilizamos a plataforma WiX 1 que nos dava liberdade total de design e templates para usarmos com facilidade e ainda de maneira gratuita.

Construímos um repositório de propostas didáticas digital (site 2 FMC nas Escolas ), no qual separamos os trabalhos de duas maneiras distintas: [1] abordagens/temas e [2] temas/abordagens. Tornando assim, um pouco mais fácil a busca dos professores, pois estes podem querer trabalhar um tema e não saber como, assim podem escolher a opção 2 ou, podem querer trabalhar alguma abordagem e não conhecerem temas 'novos' para tal, utilizando assim, a opção 1.

Na página inicial do site, disponibilizamos um menu superior contendo botões indicando as áreas do site, descritas a seguir:

- 1) Inicial Æ Leva para a página de apresentação inicial do site;
- 2) Propostas Didáticas - Abordagens Æ Leva a uma página que permite a busca de propostas didáticas a partir das subcategorias do Eixo Abordagens. Ou seja, segue a organização indicada em [1]
- 3) Propostas Didáticas - Conteúdo Æ Leva a uma página que permite a busca de propostas didáticas a partir das subcategorias do Eixo Temas. Ou seja, segue a organização indicada em [2];
- 4) Simulações Æ Leva a uma página que contém exemplos de simulações que podem auxiliar na inserção FMC nas aulas, a maioria das simulações são retiradas do site PhET- Colorado 3 ;
- 5) Outros Æ Leva a uma página do site que contém notícias, vídeos e outros conteúdos digitais que podem auxiliar na inserção de FMC;

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- 6) Contato Æ Leva a uma página que disponibiliza o contato do criador do site, para trocas de informações e esclarecimentos de dúvidas.

Nas páginas das seções 2) e 3), há um resumo informando sobre como os trabalhos estão organizados ali e uma lista com as subcategorias dos eixos em questão para facilitar a busca pelas propostas didáticas. Ao clicar em uma dessas subcategorias o usuário do site é direcionado a outra página contendo os trabalhos categorizados lá. A cada página escolhida, há sempre um resumo informando sobre o material presente lá para auxiliar a escolha do professor. Os trabalhos são apresentados por seus títulos, autores e o resumo original. Para ter acesso ao arquivo completo basta clicar no título do mesmo. Cabe destacar que o conteúdo do site não é de autoria do criador. Há sempre um breve resumo e um link para a origem do conteúdo como é o caso das simulações e dos vídeos. Assim preserva-se sempre a autoria original dos materiais disponibilizados.

## Usando o site FMC nas escolas na formação inicial de professores de

## Física

- O site FMC nas Escolas descrito anteriormente foi utilizado na formação inicial de professores de física em uma universidade diferente daquela em que foi desenvolvido devido à parceria entre os pesquisadores e autores desse trabalho. Foi realizada uma pesquisa-ação na disciplina denominada Práticas Pedagógicas de Física II (PPFII) que entre outras temáticas aborda também 'A Física Moderna e Contemporânea no Ensino de Física'. O módulo aqui analisado é o FMC no Ensino de Física e foi desenvolvido em 3 aulas de 4 horas, totalizando 12 horas presenciais e horas extras dedicadas ao trabalho autônomo do aluno.

Por se tratar de uma disciplina do 4º ano do curso de Ciências Licenciatura, espera-se que os alunos já tenham desenvolvido competências didáticas nas unidades curriculares anteriores tais como: Didática, Prática Pedagógicas de Ciências e Prática Pedagógica de Física I, Estágio supervisionado I de gestão escolar e estágio supervisionado 2 de observação de aulas de Ciências/Matemática no Fundamental II. Relativamente às competências científicas, consideram-se menos desenvolvidas devido ao fato dos alunos terem tido apenas a disciplina Estrutura da Matéria. Já que a Introdução à Mecânica Quântica é ministrada concomitantemente com a PPFII.

Em relação aos objetivos de aprendizagem do curso PPFII (contemplado no Projeto Pedagógico do Curso-2014), pertinentes ao módulo FMC, destacam-se:

- 1. Os alunos interajam proativamente com referenciais teóricos, diferentes metodologias e recursos didáticos, visando desenvolver atividades multiabordagens e estratégias didáticas inter e transdisciplinares para tratar conceitos científicos considerando a perspectiva relação ciência, tecnologia, sociedade (CTS) e a utilização da história e filosofia das ciências.
- 2. O aluno (futuro-professor) deve ser capaz de analisar diferentes situações possíveis de ocorrer em aulas de Física na educação básica.

Assim, em consonância com a linha de pesquisa 'Articulação da pesquisaprática' (CRUZ, 2012; CRUZ, PASSOS & KAWAMURA, 2015), optou-se por preparar o módulo na perspectiva articulação da pesquisa-prática em Física Moderna e Contemporânea com algumas adaptações necessárias que pretendem

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empoderar os professores para que tomem decisões no momento de sua prática ora fundamentada na pesquisa, ora fundamentada nas práticas.

Como estratégia didática para o desenvolvimento do módulo de FMC na disciplina PPFII utilizou-se uma aula para a vertente teórica e 2 aulas para a vertente prática. Na vertente teórica a docente da disciplina abordou: (i) os resultados da pesquisa sobre a FMC no Ensino Médio per si - compreensão do por quê, como, quando, para quê e (ii) linhas de pesquisa versus abordagens didáticas.

Vale ressaltar que no contexto brasileiro a inserção da FMC no Ensino Médio, por si só, configura-se uma linha de pesquisa.

As linhas de pesquisa/abordagens didáticas, descritas na figura 1, totalizam oito. A História e Filosofia da Ciência, Ciência, Tecnologia e Sociedade e Concepções Alternativas (de cor preta) que estavam presentes no plano de ensino da disciplina FMC e no site FMC nas Escolas . O trabalho prático (inclui a experimentação), TIC e Divulgação Científica (cor vermelha) apareceram exclusivamente no site do FMC nas Escolas . E a Resolução de Problemas e Avaliação das Aprendizagens (cor lilás) não apareceram nem no plano de ensino e nem no site FMC nas Escolas , mas foram abordadas pela docente.

Figura 01: As linhas de pesquisa/abordagens didáticas abordadas no módulo FMC

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Para a concretização da perspectiva da articulação da pesquisa-prática (pesquisa no ensino de Física e o ensino de Física) neste módulo de FMC, acrescentou-se ao 2º objetivo de aprendizagem do curso/módulo ' de forma a tomar decisões conscientes no momento de sua prática '. Assim, os alunos foram sensibilizados para a existência de situações fundamentadas quer nos resultados da pesquisa (materiais desenvolvidos através da pesquisa-ação e estratégias fornecidas nos cursos de formação continuada), quer nas suas próprias práticas (livros didáticos, internet, paradidáticos e partilha entre pares).

No que diz respeito à vertente prática do módulo, a atividade prática foi centrada na utilização do site descrito inicialmente nesse trabalho. A docente, da disciplina em análise, apresentou o site na primeira aula e solicitou que cada aluno escolhesse um ou dois temas (mecânica quântica, relatividade restrita, física nuclear, cosmologia, relatividade geral, novos materiais) para apresentação oral ao grupo turma na segunda aula explicitando as abordagens didáticas, segundo o site FMC nas escolas , para o(s) tema(s) escolhido(s).

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Para finalizar, destaca-se que a docente-pesquisadora (de perfil participativo), que aplicou este módulo, foi professora no Ensino Médio em Portugal e ministrava frequentemente a FMC como conteúdos obrigatórios, tendo disponibilizado vários materiais de sua própria prática escolar aos alunos. Considera-se que a sua experiência prática na transposição didática destes conteúdos à faixa etária escolar pode ter contribuído também para a articulação pesquisa-prática pretendida no módulo.

## Resultado preliminar da análise do módulo FMC no ensino Médio utilizando o site FMC nas Escolas

Após a apresentação dos trabalhos de todos os alunos. A docente compilou o número de trabalhos centrado em cada linha de pesquisa. Foram apresentados quadros similares à tabela 1 que geraram profícua discussão sobre: (i) ênfase em determinada linha de pesquisa/abordagem didática; (ii) não explicitação de determinadas abordagens didáticas (Resolução de Problemas, Concepções Alternativas, etc.); (iii) dificuldade em se identificar uma única linha de pesquisa/abordagem didática nos trabalhos analisados e (iv) prioridade dos temas Mecânica Quântica e Física Nuclear em detrimento de outros como cosmologia, novos materiais e relatividade geral. Na tabela 1 abaixo sintetiza a nossa análise em cada tema.

Tabela 1 Linhas de pesquisa do site versus temas da FMC

Na pesquisa acadêmica mais teórica, os pesquisadores especializam-se em uma única linha de pesquisa/abordagem didática o que justifica a ênfase em determinada linha de pesquisa/abordagem didática (i) revelada no título dos trabalhos. Do nosso ponto de vista, algumas linhas de pesquisa relacionadas às abordagens didáticas são potencializadoras da articulação da pesquisa-prática e não deviam ser desenvolvidas de forma isolada como, por exemplo, FMC através da perspectiva histórica e filosófica devia ser utilizada como estratégia para uma aula e não para um curso inteiro. É fundamental recorrer a Resolução de Problemas, Concepções Alternativas, TIC, entre outras abordagens. Pode-se priorizar determinada abordagem ou fazê-la central de forma que todas as outras dela resultem, conforme mostra a figura 2 ocorrendo com a HFC, por exemplo.

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A discussão em torno não explicitação de determinadas abordagens didáticas utilizadas (ii) resulta fundamentalmente no abandono destas linhas de pesquisa por modismo que influencia os financiamentos, pese embora, ainda estejam presentes nas estratégias. O surgimento de novas linhas de pesquisa/tendências tem movido parte da comunidade acadêmica num mesmo sentido, mesmo que determinada linha não esteja amadurecida ou no caso das abordagens didáticas, devidamente articulada na prática escolar das escolas (CRUZ, 2012). A Resolução de Problemas e as Concepções alternativas para a inserção da FMC no Ensino Médio são exemplos deste abandono de linha de pesquisa.

Figura 2 : As linhas de pesquisa/abordagens didáticas centradas na HFC abordadas no módulo FM

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Os licenciandos tiveram dificuldade em identificar uma única linha de pesquisa/abordagem didática nos trabalhos analisados (iii). Este fato levou a um enquadramento dos mesmos em mais de uma linha, corroborando com o site FMC nas Escolas e uma discussão sobre a eventual não adequação dos títulos dos trabalhos do SNEF e EPEF (analisados pelo autor do site) que dificultaram a categorização.

Para finalizar verifica-se a prioridade dos temas Mecânica Quântica e Física Nuclear (iv) em detrimento de outros como cosmologia, novos materiais e relatividade geral.

## Considerações finais

Neste trabalho os autores realizaram uma pesquisa-ação em uma disciplina de formação de professores - curso de Ciências - Licenciatura (habilitação em Física). A estratégia didática foi a utilização de um repositório digital (site FMC nas Escolas ) desenvolvido no âmbito de uma pesquisa anterior de um dos autores.

Entre os resultados apresentados, um que se destaca, corrobora com a pesquisa do autor do site, foi a opção de incluir algumas propostas em mais de uma subcategoria. Isso indica que de fato o ensino de temas de FMC é facilitado quando articula diferentes perspectivas de abordagem ou ao relacionar diferentes temas/conteúdos. Considera-se que o objetivo da estratégia centrada no site foi atingido ao ter desencadeado discussões com base teórica sobre as linhas de pesquisa versus abordagens didáticas no ensino da FMC (analisando as justificativas de natureza epistemológica e econômica/financiamentos). A pesquisaação visou a melhoria do site e a reformulação do módulo que será ministrado em

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2017. Espera-se ainda que este trabalho possa auxiliar os pesquisadores, formadores de professores e professores a refletirem sobre a importância de estratégias que promovam o diálogo entre a pesquisa-ensino-formação.

## Referências

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