RESULTADOS DE UM PROJETO CURRICULAR DIFERENCIADO DE FÍSICA DO ENSINO MÉDIO CONTENDO TÓPICOS DE FISICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA

## RESULTADOS DE UM PROJETO CURRICULAR DIFERENCIADO DE FÍSICA DO ENSINO MÉDIO CONTENDO TÓPICOS DE FISICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA

## Ricardo Rechi Aguiar , Yassuko Hosoume 2 1

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), rechi@ifsp.edu.br 2 Instituto de Física - Universidade de São Paulo (IF-USP), yhosoume@if.usp.br

## Resumo

Neste trabalho apresentamos a aplicação e análise de parte de um projeto curricular alternativo (na seleção de conteúdos e na sua estruturação) de Física para o ensino médio, realizada em uma escola particular paulistana, com ênfase na inserção de alguns elementos de Física Moderna e Contemporânea (principalmente Astronomia, Astrofísica e Cosmologia) em sua primeira série. A análise foi feita a partir dos dados de uma avaliação de fim de curso que continha também uma questão dissertativa de sondagem sobre as impressões causadas pelo curso nos estudantes. Utilizando-se da metodologia de Análise de Conteúdo foram criadas categorias de análise baseadas nas respostas da questão dissertativa e buscou-se uma correlação entre tais categorias e os resultados dos estudantes nas questões objetivas da avaliação. Os resultados indicam que o curso com elementos de astronomia, astrofísica e cosmologia, integrados ao currículo de ensino médio, provocou modificações na visão dos estudantes sobre o mundo e sobre o Universo e aumentou seu interesse pela ciência.

Palavras-chave : Ensino de Física; Ensino Médio; Física Moderna e Contemporânea; Ensino de Astronomia.

## Introdução

Pode-se considerar que, a partir da reforma da educação brasileira iniciada em 1996 pela Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDB), temas de Física Moderna e Contemporânea (FMC), com especial destaque para a Astronomia, ganham destaque no ensino das Ciências do ensino fundamental e de Física no ensino médio. Sua inserção nos currículos escolares é objeto de muitos trabalhos científicos e está presente em diversos documentos oficiais da educação brasileira, como os Parâmetros Curriculares Nacionais para Ensino Fundamental (BRASIL, 1998) e para o Ensino Médio - PCNEM (BRASIL, 1999) ou as Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais - Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias - PCN+ (BRASIL, 2002). Tal hipótese é corroborada por outros autores como Bussi e Bretones (2013):

A inclusão de conteúdos de Astronomia nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) (BRASIL, 1998) possivelmente tenha influenciado o crescente número de trabalhos na área de Educação em Astronomia.

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Este destaque pode ser observado nas pesquisas em ensino de Astronomia que tiveram aumento significativo concomitante à avaliação dos conteúdos de livros didáticos iniciada em 1997 pelo Programa Nacional do Livro Didático (PNLD). O incremento nas pesquisas em Astronomia pode ser visto em diversos trabalhos recentes que buscam ver o 'estado da arte' da pesquisa deste tema no Brasil, como Bretones e Ortelan (2012), Bussi e Bretones (2013) ou Iachel e Nardi (2010), dentre outros.

Porém, apesar deste crescimento numérico, as abordagens e o foco destas pesquisas ainda estão centrados no levantamento de concepções de crianças e professores sobre elementos astronômicos ou em conteúdos e recursos didáticos (BRETONES; MEGID NETO, 2003). Para ambos os níveis de ensino, fundamental e médio, as pesquisas de propostas de ensino de astronomia são pontuais, ou seja, tratam do ensino de temas e pequenas propostas e não são articuladas dentro da estrutura curricular escolar. Os levantamentos de Bussi e Bretones (2013), Iachel e Nardi (2010) e Bretones e Ortelan (2012) apontam que poucos trabalhos apresentam uma proposta de um programa de Astronomia integrado ou articulado ao currículo do Ensino Médio.

- O presente trabalho se insere neste contexto, expondo parte de um projeto curricular diferenciado de Física, contendo elementos de Astronomia, Astrofísica e Cosmologia integrados a um curso de Física da 1ª série do ensino médio e uma análise do mesmo, realizada através de uma avaliação aplicada no final do ano.

## O projeto curricular diferenciado de Física

- O projeto curricular, contendo elementos de Astronomia, Astrofísica e Cosmologia, que apresentamos se insere em um curso de Física de Ensino Médio, ministrado durante mais de oito anos em uma escola particular paulistana, que tem uma estrutura curricular própria, descrita com mais detalhes em Aguiar (2010).
- Um esquema dos Temas Centrais anuais do curso de Física e seus conteúdos gerais, chamados de Conteúdos Sintetizadores, pode ser visto no Quadro 01. Neste projeto curricular diferenciado, os Conteúdos Sintetizadores formam o conjunto conceitual fundamental e a partir deles foi organizada a distribuição dos conceitos de Física durante os três anos do curso. A estes conceitos, e dialogando com eles, foi adicionado um conjunto de conteúdos de Astronomia, Astrofísica e Cosmologia.
- O foco deste trabalho está na análise do segundo semestre do curso de física da 1ª série do ensino médio, no qual foram inseridos elementos de FMC, articulando temas de Astronomia, Astrofísica e Cosmologia com o currículo do curso de Física.

Para facilitar a descrição dos elementos de Astronomia, Astrofísica e Cosmologia do projeto, os temas foram organizados em três Blocos Temáticos: Tópicos de Astronomia, Tópicos de Astrofísica e Tópicos de Cosmologia. O Quadro 02 mostra como estes conteúdos foram distribuídos em cada Bloco Temático, qual seu diálogo com os conceitos normalmente trabalhados em um curso de Física de ensino médio e com os Conteúdos Sintetizadores do 2º semestre do projeto curricular diferenciado (Quadro 01).

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Quadro 01: Temas Centrais e Conteúdos Sintetizadores da estrutura curricular do curso de Física, para cada uma das séries do Ensino Médio.Quadro 02: Articulação dos conteúdos do projeto curricular de Física com os três blocos temáticos.

## Avaliação do projeto curricular

A análise foi realizada com uma turma de 93 educandos, com idades entre 14 e 16 anos, que compunham três classes da 1ª série do ensino médio da escola. Utilizamos dois instrumentos para a análise: a última prova bimestral do curso, que continha uma questão dissertativa aberta e um questionário de avaliação do curso, que foram voluntariamente entregues pelos educandos para esta pesquisa. Nosso universo de análise continha 77 provas e 78 questionários de avaliação. Neste trabalho apresentamos apenas os resultados da análise da prova bimestral.

Diante dos dados disponíveis a metodologia de análise escolhida foi a Análise de Conteúdo (BARDIN, 2009), porque os instrumentos de coleta possuíam questões abertas que forneciam uma ampla gama de respostas e as técnicas

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propostas por Bardin forneciam elementos de análise não só qualitativos, mas também quantitativos, permitindo-nos desenvolver interpretações muito interessantes sobre materiais descritivos com este formato.

Utilizou-se uma análise quantitativa das respostas na parte objetiva da avaliação e as ferramentas da Análise de Conteúdo nas respostas de sua parte dissertativa.

## A parte objetiva da prova

A prova era composta de dezesseis questões, sendo: dez questões objetivas versando sobre os conteúdos desenvolvidos nos últimos dois bimestres, cinco questões dissertativas abertas que tratavam também sobre estes conteúdos e uma última questão dissertativa aberta, que sondava as impressões dos educandos sobre os temas de astrofísica e cosmologia desenvolvidos no último semestre do curso.

Cada questão objetiva possuía cinco alternativas de resposta, das quais apenas uma foi considerada correta. O índice médio de acertos desta parte da prova foi de 73% e a distribuição de acertos por questão pode ser observada no Quadro 03.

Quadro 03: Índice de acertos por questão, na parte objetiva da prova bimestral.

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Foi observada uma correlação positiva entre o desempenho na parte objetiva da prova e o desempenho do aluno na prova como um todo. Diante disto, e pelo fato das questões dissertativas apresentarem certa redundância temática com relação questões objetivas da prova, optou-se por analisar apenas a parte objetiva da mesma.

As questões com maior índice de acerto em toda a prova (1, 7, 8 e 9) dissertavam sobre temas bastante diversos: os acertos na questão 7 sugerem que os alunos fazem uma boa compreensão das distâncias e escalas envolvidas na Astronomia e dos métodos utilizados para realizar tais medidas; de número 9, indica a assimilação do conceito de Redshift e sua relação com o efeito Doppler; o alto índice de acerto da questão 1 insinua que o princípio de funcionamento de um espectroscópio foi bem compreendido e os alunos conseguiram extrapolar tal conhecimento para outros fenômenos; já a questão 8, discutia, a partir de um pequeno texto sobre a polêmica ao redor do conceito do Big-Bang, sobre o fazer científico e suas características. Os resultados apontam para uma boa compreensão de questões epistemológicas envolvendo a ciências naturais e a atividade do cientista.

Por outro lado as questões 6 e 10 tiveram os menores índices de acertos. A 6 buscava observar uma compreensão da propagação de ondas eletromagnéticas no vácuo. E a questão 10 almejava que o educando relacionasse a tendência observada num gráfico (Sequencia Principal num Diagrama HR), indicando uma relação de proporcionalidade entre a massa e a luminosidade nas estrelas, com seus conhecimentos sobre física estelar, em especial sobre a fusão nuclear.

Observa-se uma correlação entre a média de acertos nas questões 4 e 10, o que era de se esperar, visto que estas questões estavam relacionadas: uma versava sobre a origem da energia nos núcleos das estrelas e seria estranho se alunos que erraram tal questão conseguissem responder corretamente a questão 10. O índice de erros equivalente nestas questões demonstra coerência em suas respostas.

De uma forma geral, os índices de acertos na parte objetiva da prova indicam que boa parte dos conceitos e conteúdos estudados sobre Astrofísica e Cosmologia no bimestre foi bem compreendida pela maioria dos educandos. A fim de buscar uma correlação destas respostas com a impressão causada pelo curso, realizou-se uma análise da questão dissertativa final.

## A questão dissertativa final

A última questão da avaliação era uma questão aberta, dissertativa e específica sobre o tema de astrofísica e cosmologia. Seu enunciado era: ' Escreva um texto de aproximadamente 10 linhas sobre o que você achou de interessante ou importante no estudo dos temas desenvolvidos neste último semestre (Astrofísica e Cosmologia)'. Sua intenção, já explicitada no enunciado, era provocar no estudante um momento de síntese do conhecimento apresentado e discutido durante aquele semestre do curso de Física e perceber quais seriam as relações e extrapolações que os mesmos seriam capazes de fazer.

Utilizaram-se aqui as ferramentas da Análise de Conteúdo (BARDIN, 2009), para interpretar as respostas dadas pelos educandos a esta questão. O Quadro 04 apresenta os resultados da análise das 75 respostas dadas (dois alunos não responderam à questão), na qual se procurou quantificar o número de vezes que

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cada tema ou conceito era citado ou comentado. As três primeiras colunas do quadro indicam os resultados deste levantamento e a quarta coluna é uma inferência dos resultados, com categorias de análise criadas a partir das respostas dos alunos.

Quadro 04 Frequência de citações de temas/conteúdos na questão dissertativa final.

## Articulando os resultados

Percebe-se uma correspondência entre os temas ou conceitos citados na questão dissertativa final da avaliação (Quadro 04) e os índices de acertos na parte objetiva (Quadro 03). Observa-se, por exemplo, que 64% dos alunos responderam explicitamente, na questão dissertativa, que o curso de Física provocou um aumento do seu interesse pela ciência. Além disso, pode-se relacionar tal resultado às três questões da parte objetiva da prova com os maiores índices de acertos (questões 7, 9 e 1, respectivamente), como indicado a seguir.

A categoria 4 - 'Nova visão cosmológica' é o segundo assunto mais comentado na questão dissertativa (citado em 32% das provas). Entende-se que tais depoimentos podem ser relacionados ao alto índice de acertos das questões 7 e 9 da parte objetiva da prova, que discutiam, respectivamente, as distâncias e escalas envolvidas na Astronomia e a correlação entre o conceito astronômico Redshift

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(desvio para o vermelho) e a velocidade de afastamento das galáxias. Igualmente, cerca de um terço das respostas da questão dissertativa citou os conteúdos 'Espectro/ Espectroscopia' e 'Distâncias no universo/Cefeidas/Paralaxe', temas que correspondem a estas duas questões da parte objetiva da prova (questões 7 e 9), indicando, novamente, uma correlação entre o índice de acerto nestas questões e as referências que os alunos fizeram ao conteúdo enquadradas na categoria 4.

Já a categoria 1 - 'Mudança na visão de mundo' está presente em 11% das respostas à questão dissertativa. Estes resultados podem ser articulados ao alto índice de acertos dos alunos na questão 1 da parte objetiva da prova (a terceira questão mais acertada), que procurava relacionar a ocorrência de um arco-íris com um espectroscópio, sugerindo que os alunos conseguiram extrapolar o conhecimento obtido sobre espectroscopia para outros fenômenos de seu cotidiano.

Nota-se também outra correspondência entre o índice de acertos dos alunos à questão 8 da parte objetiva, que versava sobre o fazer científico e suas características e a categoria de análise 2 - 'Melhor compreensão do fazer científico'. Esta categoria foi o terceiro tema mais comentado na questão dissertativa (citado em 29% delas), apontando para uma correspondência entre as respostas dadas nas duas partes (objetiva e dissertativa) da prova bimestral.

Por outro lado, também parece existir uma relação entre os erros cometidos pelos alunos na parte objetiva da prova e a ausência de citações na questão dissertativa. Dentre aqueles que foram agrupados na categoria de análise 5 'Apropriação do Conhecimento', não foram mencionados conteúdos relacionados com 'ondas eletromagnéticas' ou 'velocidade da luz', os quais estavam no cerne da questão 6 da parte objetiva (que teve o menor índice de acertos desta parte da prova). A mesma relação pode ser inferida quando se observam os resultados da questão 10 da parte objetiva, que foi a segunda com menor índice de acertos na prova. Tal pergunta almejava que o educando relacionasse a tendência observada num gráfico (Sequencia Principal num Diagrama HR), indicando uma relação de proporcionalidade entre a massa e a luminosidade nas estrelas, com seus conhecimentos sobre física estelar, em especial sobre a fusão nuclear. Nenhum dos conteúdos abordados nesta questão é mencionado dentre os que foram agrupados na categoria 5, reforçando a ideia da existência da correlação entre os erros cometidos e a ausência de citações.

## Considerações Finais

Apesar dos documentos oficiais da educação brasileira, como os PCN e PCN+, instituírem a inserção de temas de FMC, em especial a Astronomia, nos currículos escolares, tal proposta ainda apresenta controvérsias.

Trabalhos como o de Soler e Leite (2012) apontam que os motivos para esta inserção ainda não estão muito claros, indicando que talvez haja um 'senso comum do ato de se ensinar e divulgar Astronomia, que provém, em geral, de experiências próprias, do pesquisador, como professor ou divulgador de Astronomia' (SOLER; LEITE, 2012, p.377).

Entendemos que os resultados deste trabalho contribuem para as pesquisas nesta área quando apontam que boa parte dos alunos avaliados explicita que um curso com elementos de Astronomia, Astrofísica e Cosmologia modificou sua visão sobre o mundo e sobre o Universo, ou aumentou seu interesse pela ciência.

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O fato de aparecerem menções desta ordem manifesta a apropriação, por parte dos estudantes, de um novo olhar sobre o nosso planeta e seu lugar no universo, contemplando uma das propostas dos PCN+, quando estes afirmam que, no processo educativo, 'será indispensável uma compreensão de natureza cosmológica, permitindo ao jovem refletir sobre sua presença e seu 'lugar' na história do universo, tanto no tempo como no espaço, do ponto de vista da ciência.' (BRASIL, 2002, p.70).

## Referências

AGUIAR, R. R. Tópicos de Astrofísica e Cosmologia: Uma Aplicação de Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências), Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 2010. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/81/81131/tde-25012011-112911/ptbr.php. Acesso em 30 ago. 2016.

BARDIN, Laurence. Análise de Conteúdo. 4ª edição. Lisboa: Edições 70, 2009.

BRASIL. Secretaria de Educação Média e Tecnologia. Parâmetros Curriculares Nacionais: terceiro e quarto ciclos do ensino fundamental - ciências naturais. Brasília: MEC/SEMTEC. 1998.

BRASIL. Ministério da Educação (MEC), Secretaria de Educação Média e Tecnológica (Semtec). Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio, Brasília: MEC/Semtec, 1999.

BRASIL. Ministério da Educação (MEC), Secretaria de Educação Média e Tecnológica (Semtec). PCN+ Ensino Médio: Orientações educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais - Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: MEC/Semtec, 2002.

BRETONES, Paulo Sergio; MEGID NETO, Jorge. Tendências de teses e dissertações sobre ensino de astronomia no Brasil. Bulletin of the Astronomical Society of Brazil, v. 23, p. 7-7, 2003.

BRETONES, Paulo Sergio; ORTELAN, Gabriela Brito. Temas e conteúdos abordados em teses e dissertações sobre educação em astronomia no Brasil.. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE EDUCAÇÃO EM ASTRONOMIA - SNEA, II, São Paulo: 2012. Anais. Disponível em: < http://sab-

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BUSSI, Bárbara; BRETONES, Paulo S. Educação em Astronomia nos Trabalhos dos ENPECs de 1997 a 2011. Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, v. 9, 2013.

SOLER, D. R.; LEITE, C. Importância e justificativas para o ensino de astronomia: um olhar para as pesquisas da área. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE EDUCAÇÃO EM ASTRONOMIA - SNEA, II, São Paulo: 2012. Anais. Disponível em: http://snea2012.vitis.uspnet.usp.br/sites/default/files/SNEA2012\_TCO21.pdf. Acesso em 30 ago. 2016.

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