SUPERCONDUTIVIDADE NA ESCOLA: A FÍSICA MODERNA NO ENSINO MÉDIO

## SUPERCONDUTIVIDADE NA ESCOLA: A FÍSICA MODERNA NO ENSINO MÉDIO SUPERCONDUCTIVITY IN SCHOOL: THE MODERN PHYSICS IN HIGH SCHOOL

Antonio C. Mometti¹, Gretta R. Ferreira¹, Juliana S.N. Kapp 1,2,3

1 Universidade Federal de São Carlos/Departamento de Física, São Carlos, SP, Brasil [carlosmometti@ymail.com]

2 Universidade Paulista, Araraquara, SP, Brasil

3 Faculdade de Tecnologia SENAI "Antônio Adolpho Lobbe", São Carlos, SP, Brasil

## Resumo

A divulgação científica constitui-se numa das mais importantes ferramentas utilizadas, atualmente, para a disseminação do conhecimento científico no ensino de ciências. A cada dia, são muitos os livros, revistas, blogs de divulgação e discussão científica, minicursos das universidades, feira de ciências nos centros de tecnologia, entre diversas outras formas, que aproximam as pessoas desse mundo científico. Entretanto a Física moderna é, atualmente, um dos tópicos menos discutidos nas salas de aula do segundo grau das escolas públicas do estado de São Paulo, o que ocorre devido ao baixo número de aulas de Física no currículo, e pela falta, muitas vezes, de capacitação dos professores para adaptar a linguagem técnica, científica, para uma linguagem própria de alunos de ensino médio. Os objetivos da divulgação cientifica são os de provocar no aluno atração para o tema de forma motivadora, aproximando a Física de sua realidade cotidiana , bem como a sala de aula que também pode ser um lugar com grande potencial para despertar o interesse dos jovens. Neste trabalho será apresentado um estudo de caso, no qual aulas extracurriculares foram ministradas em duas turmas da terceira série do ensino médio da rede pública do estado de São Paulo, no município de Itirapina, com o objetivo de divulgar o fenômeno da Supercondutividade e suas aplicações. Os recursos didáticos utilizados nas aulas ministradas foram projetor multimídia (slides e vídeo) e material impresso (em forma de quadrinhos) , com o objetivo de chamar a atenção e despertar o interesse dos alunos para este tópico da Física Moderna .

Palavras -chave: Ensino de Física; Divulgação Científica; Motivação; Supercondutividade; Física Moderna.

## Abstract

Scientific divulgation is one of the most important tools used today for the scientific knowledge dissemination of science teaching. Every y day, there are many books, magazines, and blogs to disseminate scientific discussion, short courses in the universities, science fair in the technology centers, among many other ways,

approaching people in this scientific world. However modern physics is currently one of the least discussed topics in the classroom of second grade in public schools of São Paulo, which is due to the low number of physics classes in the curriculum, and lack often training of teachers to adapt the language technical, scientific, to a native language of students from high school. The scientific objectives of disclosure are the cause of the student attraction to the subject so motivating, approaching the physics of their everyday reality and the classroom that can also be a place with great potential to attract the interest of young people. This work will be presented a case study in which extracurricular classes were taught in two classes of third grade of secondary school from the public the state of Sao Paulo, Itirapina, aiming to disclose the phenomenon of Superconductivity and its applications. The teaching material used in class were analyzed multimedia projector (slides and video) and material printed (in the form of comics), aiming to attract attention and arouse the interest of students to the topic of Modern Physics.

Keywords: teaching of physics; scientific divulgation; motivation; superconductivity; modern physics

## INTRODUÇÃO

O ensino de Física no Brasil é um tema que vem ganhando destaque à medida que vem sendo discutido, gerando reflexões sobre os processos de ensino/aprendizagem na área de ciências, promovendo a busca de meios de disseminação do conhecimento científico que tem por objetivo a divulgação e o repasse da informação científica, favorecendo a análise de estruturas pedagógicas do ensino de ciências em escolas de ensino fundamental e médio, e a articulação de formas para repasse do conhecimento científico e sua divulgação, bem como o estudo de métodos curriculares para o mesmo. A utilização de equipamentos lúdicos, livros paradidáticos e didáticos, apresentações em slides, vídeos, visitas a museus de ciências e eventos promovidos por universidades trazem ao ensino de Física um enriquecimento e uma valorização no conhecimento científico trabalhado nos alunos, uma vez que despertando sua curiosidade pelo fenômeno físico apresentado, estes sentirão maior vontade de assimilar aquele conhecimento e, posteriormente, dedicar-se a ele de uma forma mais profunda.

Atualmente, nas escolas públicas do estado de São Paulo, o ensino de Física foi padronizado por uma cartilha que fornece ao aluno e ao professor um apoio para o desenvolvimento desta disciplina em sala de aula, porém com uma falta substancial de eventos e fenômenos relacionados à aplicação tecnológica e da pesquisa em Física Contemporânea, como, por exemplo, o fenômeno da Supercondutividade, suas aplicações, entre outras linhas de pesquisa atual. O ensino de Física Moderna nas escolas públicas se apresenta muito precário, e em muitos casos até inexistente, devido à falta de tempo decorrente do número muito baixo de aulas de Física que há na grade curricular. A exemplificação dos fenômenos e conceitos trabalhados com equipamentos auxiliadores, tais como peças de um microcomputador, componentes eletrônicos, softwares de laboratórios digitais, produtos de comércio popular, entre outros, facilitam sua compreensão pelos alunos, e os instiga a curiosidade científica, o que pode ser aproveitado como ingrediente motivacional para a exposição dos conceitos físicos .

Segundo SOUZA E MARQUES (2009) "Acima de tudo, a divulgação científica pode contribuir para diminuir a distância entre o Ensino de Física no ensino médio e as relações cotidianas, como as tecnologias que fazem uso desta Ciência. Se a Ciência busca o novo, então há a necessidade de fazer chegar isso às salas de aula de uma forma a criar ou manter a curiosidade dos alunos. " . Assim, cabe ao professor intencionalmente escolher estratégias para criar um ambiente motivador de ensino/aprendizagem, o que também tem um papel importante na divulgação científica. Sabe -se que atualmente há um déficit muito grande de profissionais licenciados nas áreas de ciências em geral . Esta falta de qualificação profissional é um dos fatores colaboradores da falta de interesse dos jovens estudantes pelas aulas de ciências durante seu período de estudo no segundo grau, como também pela carreira científica. Para KREINZ (2004) "a divulgação científica realiza duas funções que se completam: em primeiro lugar, a função de ensinar, suprindo ou ampliaiando a função da própria escola; em segundo lugar, a função de fomentar o ensino". Com papel de destaque, a divulgação científica é promovida nas escolas através da atuação dos docentes, interação universidade-escola, visita de pesquisadores e diversos profissionais, feiras de ciências ou tecnológicas, visitas técnicas, entre outros, contribuindo com as disciplinas do currículo e abrindo novos horizontes do conhecimento.

Neste trabalho será discutido e apresentado um estudo de caso realizado em uma escola pública estadual do município de Itirapina, localizada no interior do estado de São Paulo, onde foram trabalhadas duas classes da série final do ensino médio, com alunos com um intervalo de idade que varia de 17 a 19 anos. Os conceitos que foram apresentados tinham por objetivo a exposição do fenômeno da supercondutividade e suas aplicações , com o auxílio dos recursos didáticos motivadores: projetor multimídia, como slides e vídeos coletados na internet, e materiais impressos em forma de quadrinhos e com linguagem de fácil compreensão. Nestas classes foi aplicado um questionário que tinha por objetivo analisar vários aspectos, partindo do comportamento do aluno durante a aula até seu nível de entendimento do assunto discutido. As duas turmas mencionadas são de terceira série do ensino médio, A e B, do período matutino. A divulgação do fenômeno da supercondutividade no ensino médio faz parte de um conjunto de ações que a pesquisa em ensino de física visa implementar nas escolas públicas e privadas, tendo por objetivo despertar ao aluno o interesse pela área de ciências, com a utilização de conceitos básicos e expositivos, para futuramente, se houver interesse do aluno, seguir com um estudo mais aprofundado.

## METODOLOGIA

O presente estudo discorre de uma análise do trabalho , que consistiu de duas partes, sendo a primeira, uma aula ministrada para as duas turmas, com diferentes recursos didáticos, e a distribuição de um livreto informativo em forma de história em quadrinhos. Já na segunda parte foi realizada uma discussão daquilo que foi apresentado na aula, finalizando com a aplicação de um questionário, com o objetivo de medir o grau de interesse pelo assunto gerado no aluno, o seu grau de entendimento e suas necessidades/dificuldades percebidas durante sua participação na aula ministrada. Os métodos utilizados para ministrar as aulas foram classificados

conforme se vê na descrição da primeira etapa, tendo sido analisadas as seguintes variáveis:

- · Entendimento do fenômeno supercondutor exposto durante a aula.
- · Entendimento da aplicação do fenômeno na tecnologia e no cotidiano.
- · O grau de interesse pelo assunto.
- · Reação perante o método utilizado.

As etapas do trabalho foram executadas em dois dias, durante o período normal de aula das turmas. O tempo utilizado para ministrar a aula em ambas às turmas foi igual, cerca de uma hora e vinte minutos . Foram utilizados diversos recursos didáticos como giz e lousa, projeção estática (apresentação de slides), vídeos da internet e texto em forma de quadrinhos , com linguagem acessível. A explicação dos conceitos básicos de eletricidade foi uma revisão daquilo que os alunos já haviam estudado regularmente com seu professor, partindo das noções de "resistência elétrica", "campo elétrico", "carga elétrica", "corrente elétrica", "condutor" e "átomo", para chegar em "temperatura crítica", "mudança de fase" e "estado supercondutor". No conceito de carga elétrica, foram apresentados os fundamentos da eletrostática, partindo de exemplos de fenômenos de eletrização, bem como classificação de cargas elétricas positivas e negativas. Em seguida, foi discutida a movimentação de tais cargas elétricas, o que gera um fluxo de elétrons, o qual foi relacionado com conceitos já estudados em anos anteriores, e a determinação da corrente elétrica. Os conceitos de mudança de fase e temperatura foram expostos de forma conjunta, também relacionada com os conceitos estudados em anos anteriores. Para explicar o fenômeno da supercondutividade, iniciou-se com o conceito de resistência elétrica e materiais que a possuem; logo após introduziu-se o conceito de resfriamento, relacionando-o com a resistência do material, quando chegamos aos materiais supercondutores. Posteriormente às explicações do "estado supercondutor", foi apresentado o "efeito Meissner" e o " diamagnetismo ideal", que levou às aplicações tecnológicas do fenômeno da supercondutividade, tais como foram apresentadas aos alunos, como o trem bala, bobinas supercondutoras, sensores, e suas aplicações médicas. Também foi distribuído o livreto informativo que continha histórias em quadrinhos, desde a origem da eletricidade até as aplicações do fenômeno da supercondutividade.

Figura1: aula expositiva sobre Supercondutividade para alunos de 3ª série do ensino médio, Itirapina, São Paulo.

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A segunda etapa do trabalho, que consistiu apenas em aplicar o questionário e medir os elementos descritos acima, foi seguida de uma sessão de tira -dúvidas. Além do esclarecimento das dúvidas, foram relembrados alguns conceitos que foram explicados. A aplicação do questionário foi de forma rápida, pois era necessário apenas o preenchimento de três alternativas, sendo elas "sim", "não" e "mais ou menos", de cinco questões propostas.

## DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Os resultados foram analisados em duas partes, sendo, a primeira, a aplicação dos questionários, e a segunda a interpretação dos resultados obtidos, de acordo com os critérios:

- 1. Entendimento do fenômeno supercondutor exposto durante a aula.
- 2. Entendimento da aplicação do fenômeno na tecnologia e no cotidiano.
- 3. O grau de interesse pelo assunto.
- 4. Reação do aluno perante o método utilizado.
- 5. Participação dos alunos durante a aula.

Avaliados nas seguintes questões:

- · Você entendeu o fenômeno físico explicado na aula?

- · Você entendeu qual a aplicação da supercondutividade em tecnologia?
- · Você achou o assunto interessante?
- · Você gostou do método utilizado na exposição da aula?
- · Você tem alguma sugestão?

Os dados obtidos estão representados no gráfico da figura 2 . No primeiro item , em que foi questionado o grau de entendimento do assunto, 43.18% dos alunos apresentaram resultados positivos, 56.82% disseram ter entendido mais ou menos, e não houve nenhuma resposta negativa. Com relação ao segundo item, sobre a questão de aplicação da supercondutividade, 54.55% dos alunos alegaram ter entendido , 43.18% mais ou menos e 2.27% não entenderam onde utilizar tal fenômeno. Já no terceiro item , em que se avalia o grau de interesse, apenas 2.27% das respostas foram negativas, enquanto 86.36% foram positivas, e 11.36% não disseram nem que sim, e nem que não. No quarto e último item analisado através do questionário, quanto ao método utilizado em sala, apenas 18.18% gostaram " mais ou menos " , e a grande maioria, que foi de 81.82% , aprovou .

Figura 2: gráfico mostrando os resultados em porcentagem das respostas obtidas nos questionários, para as perguntas 1 a 4.

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O que pode ser verificado nos resultados obtidos é que houve um interesse da maior parte dos alunos de ambas as turmas pelo fenômeno exposto, independentemente da plena convicção de entendimento do mesmo. A participação dos alunos foi notada durante as explicações dos conceitos físicos envolvidos no fenômeno, sendo solicitado durante a aula que os alunos buscassem exemplos dos mais diversos , envolvendo -os na discussão. Houve uma significativa participação dos alunos em ambas as turmas, não só na citação de exemplos, como também na exposição da aula. Foi observado que os alunos com maior dificuldade de entendimento dos conceitos expostos possuíam uma prévia deficiência, como, por exemplo, a dificuldade em entender r a origem da eletricidade, pois muitos alunos não sabiam o que era o conceito de átomo, e sua constituição no estado neutro. Já outros encontraram dificuldade em entender o conceito sem a exposição de uma equação matemática que nos levaria a um resultado do fenômeno, o que pode ser verificado pela sugestão de um aluno em seu questionário. Isso pode nos dar uma hipótese de que muitos alunos estão condicionados apenas à matematização da física, com esquecimento do conceito propriamente dito, o que causa uma grande dificuldade no processo de ensino/aprendizagem, pois se o aluno apresenta inúmeras dificuldades nas aulas de matemática e um rendimento baixo em relação à média de sua escola, associará em seu processo de aprendizagem uma dificuldade psicológica ao estudo da física, o que lhe trará um bloqueio durante o estudo da mesma e um mau aproveitamento de seu contato com a linguagem cientifica e tecnológica.

## CONCLUSÕES

O trabalho realizado nos mostrou que é possível trabalhar tópicos de Física Moderna no ensino médio e despertar o interesse dos alunos pelo assunto, mesmo que seja algo ainda muito distante da realidade devido à dificuldade de adaptação dos conceitos técnicos e científicos para a linguagem do mundo "jovem". As aulas de Física tornam -se mais interessantes quando são expostas de forma que não enfoquem apenas a matematização, sendo que esta não deve ser descartada, mas de uma forma que o aluno possa assimilar e conseguir um grau de abstração que o identifique com o conteúdo, como, por exemplo, ao relacionar aquilo que aprendeu com seu cotidiano. O tema da Supercondutividade foi exposto em sala de aula, neste estudo de caso, privilegiando os conceitos e aplicabilidade, em detrimento a uma abordagem matemática mais profunda, para que a aula fosse o mais acessível possível. Desta forma não se esperaria como objetivo principal que os alunos saissem profundos conhecedores do tema, até mesmo devido à sua complexidade, mas com certo grau de entusiasmo, curiosos, instigados e motivados , o que foi verificado em alguns questionários, e dispostos a se dedicar mais em sala de aula . Por isso, mesmo que nas perguntas 1 e 2 do questionário cerca de metade dos alunos tenha respondido "sim" e "mais ou menos" nas questões que avaliaram o nível de entendimento do assunto abordado, para as perguntas 3 e 4 mais de 80% dos alunos respondeu "sim", demonstrando grande interesse da classe pelo tema e metodologia utilizados. Além disso, a questão 5, que consistia em uma pergunta a respeito de sugestões, também possibilitou aos alunos expressarem suas impressões, em geral positivas.

Algumas reflexões dos alunos observadas nos questionários na questão de número 5:

"Poderia ter mais vezes"

- "(...) foi bastante interessante, as explicações que foram dadas, muito bem feito!"
- "Não tenho nenhuma sugestão, porque aprendemos um pouco mais sobre as coisas ao nosso redor. Gostei muito do que aprendi"

"Faltou fórmulas para entender o fenômeno explicado"

"Faltou experimento prático"

Outro ponto de reflexão é acerca da utilização de recursos didáticos comuns ao universo dos jovens: quadrinhos e vídeos da internet, o que com certeza contribuiu com o interesse da turma. Sendo assim , a divulgação do fenômeno da supercondutividade na escola, apesar de ser r um tema de Física Moderna bastante avançado, se apresentado de forma motivadora e lúdica, é bastante viável e válido para divulgação científica, e assim contribuir para maior disseminação do conhecimento cientifico e contribuição para um ensino melhor, o que acarretará num grau de interesse maior, formação de mais pessoas na área de ciências voltadas para o ensino da mesma e inclusão de mais pessoas no mundo da tecnologia e informação científica.

## REFERÊNCIAS

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