COMPREENSÃO DO EFEITO FOTOELÉTRICO ENTRE ESTUDANTES DO ENSINO MÉDIO NOTURNO EM UMA ESCOLA PÚBLICA DO SERTÃO SERGIPANO

## COMPREENSÃO DO EFEITO FOTOELÉTRICO ENTRE ESTUDANTES DO ENSINO MÉDIO NOTURNO EM UMA ESCOLA PÚBLICA DO SERTÃO SERGIPANO

Ana Cácia Santos 1 , Michely Batista Santos Araújo , Divanizia N. Souza 2 3

1 UFS/SEDUC/CEJ28, anacaciasantos82@gmail.com 2 UFS/CLF/IFS, michely.araujo@ifs.edu.br 3 UFS/DFI/RENOEN, divanizi@ufs.br

## Resumo

- O ensino de Física em muitas escolas brasileiras permanece centrado em conteúdos da Física Clássica, mesmo diante das orientações dos documentos oficiais que destacam a necessidade de alinhamento com as evoluções sociais e tecnológicas da contemporaneidade. Essa desconexão curricular prejudica a compreensão dos alunos sobre a Física aplicada no cotidiano, especialmente em relação a conceitos da Física Moderna e Contemporânea (FMC), como o efeito fotoelétrico. Este estudo busca investigar o conhecimento dos alunos da terceira série do Ensino Médio noturno de uma escola pública no sertão sergipano sobre o efeito fotoelétrico e sua aplicação em dispositivos tecnológicos. A maior parte dos alunos participantes deste estudo desconheciam esse fenômeno, apesar de utilizarem tecnologias que dependem dele, como celulares e sistemas de segurança. Portanto, é urgente a necessidade de integrar conteúdos de FMC e preparar adequadamente os professores para abordar esses temas em sala de aula. Isso porque é crucial que a educação em Física seja atualizada para refletir as demandas do século XXI, garantindo uma formação mais relevante e conectada à realidade dos estudantes.

Palavras-chave : Física Moderna e Contemporânea, Efeito fotoelétrico, Currículo.

## INTRODUÇÃO

- O currículo de Física em muitas escolas brasileiras ainda se concentra predominantemente nos conteúdos da Física Clássica, apesar das orientações dos documentos oficiais que regem a educação no país destacarem a necessidade de que o ensino de Física acompanhe as evoluções sociais e tecnológicas da sociedade contemporânea. É crucial que o ensino de Física inclua conteúdos que estejam presentes no cotidiano, e que explore a história da ciência e aplicação dos fenômenos científicos nas diversas áreas do conhecimento, para promover uma educação mais conectada 4 à realidade e às demandas atuais.

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Mesmo em pleno século XXI, a priorização da Física Clássica no ensino de física na escola básica, apresentado de forma a-histórica e excessivamente matematizada, contribui para que muitos alunos confundam a disciplina Física com a Matemática, prejudicando a compreensão e o interesse deles para a compreensão dos fenômenos físicos que podem ser observados em sua vida diária.

Nessa perspectiva, Rocha et al. (2017), enfatizam que a ausência de atualização no currículo de Física leva a uma prática pedagógica que muitas vezes não está conectada com a realidade dos alunos, dificultando sua compreensão sobre a relevância dessa disciplina. Isso faz com que o ensino de Física se concentre em fórmulas e equações matemáticas, deixando de lado aspectos importantes como o papel histórico, cultural e social dessa ciência no mundo contemporâneo.

Se examinarmos os documentos educacionais elaborados no início deste século observamos que eles orientam que o ensino de Física deve acompanhar o desenvolvimento tecnológico e social. Há duas décadas, orientações educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), já chamavam atenção à necessidade de aprimoramento do currículo de Física para garantir que a educação em Física estivesse alinhada com as demandas e transformações do mundo contemporâneo. Conforme as orientações, a aprendizagem sobre Física Moderna é indispensável para que os jovens adquiram 'uma compreensão mais abrangente sobre como se constitui a matéria' (BRASIL, 2004, p.70). Para isso, as orientações sugerem a abordagem sobre novos materiais presentes em utensílios tecnológicos, sobre eletrônica, circuitos integrados, microprocessadores, radiações e seus diferentes usos, de forma a conduzir os estudantes à compreensão do mundo material microscópico.

De fato, é essencial adotar em sala de aula uma abordagem que integre os conhecimentos da física com as tecnologias contemporâneas, visto que as pessoas diariamente utilizam dispositivos elétricos dos mais diversos sem conhecer os seus princípios de funcionamento, a exemplo de laser, celulares, placas fotovoltaicas, notebooks, entre outros. Segundo Nussenzveig (2013), a tecnologia depende do avanço da ciência para existir, estabelecendo, assim, uma relação intrínseca entre ambas.

Mas vivemos em um mundo cada vez mais dependente de tecnologias inovadoras, o que torna essencial que os alunos compreendam os princípios científicos que sustentam essas inovações. Ao incorporar a Física Moderna e Contemporânea (FMC) na Educação Básica, pode-se proporcionar a base necessária para essa compreensão, permitindo que os estudantes adquiram conhecimentos e informações precisas sobre ciência e tecnologia.

A FMC aborda conceitos que desafiam as ideias e concepções tradicionais da Física Clássica, como a dualidade onda-partícula, efeito fotoelétrico, a relatividade do tempo e do espaço e sobre mecânica quântica. No entanto, esses conceitos ainda não foram amplamente incorporados em muitas escolas brasileiras. Ostermann e Moreira (2000) alertam sobre a ausência de conteúdos da FMC nos ambientes escolares, destacando que os alunos frequentemente são expostos a essa visão da Física em diversos contextos, como cinema, televisão, revistas e jornais, mas raramente na escola.

Segundo Oliveira et al. (2021), diversos fatores contribuem para a falta da inserção da FMC no currículo da escola básica, entre eles o formalismo matemático atribuído

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a uma visão mais clássica da Física, a resistência por parte dos professores para a inclusão de conteúdos que permeiam tecnologias atuais e a falta de materiais adequados e acessíveis para essa inclusão.

Diante do exposto, este trabalho é motivado por uma inquietação quanto à compreensão dos alunos em relação ao efeito fotoelétrico, que é um objeto do conhecimento amplamente aplicado no seu cotidiano. A escolha desse tópico específico da Física Moderna se deve ao fato de que tal efeito contribui para diversas tecnologias atuais, como em sistemas de abertura e fechamento de portas automáticas, iluminação pública, semáforos, alarmes e diversos outros sistemas eletrônicos amplamente utilizados na sociedade.

Normalmente, fenômenos explicados pela Física Moderna são apresentados nas aulas de Física na última série do Ensino Médio. Dessa forma, este estudo busca responder às seguintes perguntas: Alunos da terceira série do Ensino Médio noturno de uma escola pública estadual do sertão sergipano já ouviram falar sobre o efeito fotoelétrico? Eles conhecem sua aplicação nos dispositivos eletroeletrônicos que utilizam no dia a dia? Para abordar essas questões, estabeleceu-se como objetivo deste estudo identificar o conhecimento que esses alunos têm sobre o efeito fotoelétrico e sua aplicação no cotidiano. A discussão apresentada considera que as exigências do mundo contemporâneo incluem a necessidade de entendimento de conceitos da FMC para viabilizar a compreensão dos avanços tecnológicos.

## REFERENCIAL TEÓRICO

No final do século XIX e início do século XX, surgiu uma nova perspectiva na Física que rompeu com os paradigmas da Física Clássica. Essa nova abordagem trouxe significativas evoluções para a ciência e a sociedade, especialmente no campo tecnológico. Graças a essa transformação, foi possível encurtar distâncias, avançar na medicina, ampliar o conhecimento sobre o universo, entre outras conquistas.

Infelizmente, o ensino de Física nas escolas brasileiras não abrange as conquistas científicas da contemporaneidade. Em vez disso, prevalece um modelo de ensino focado em listas de exercícios, testagem e memorização. De acordo com Moreira (2018), o ensino tradicional ainda se caracteriza por métodos como aulas expositivas, listas de problemas, ou mesmo slides em PowerPoint. O autor argumenta que o uso de slides para substituir o quadro e o giz, não necessariamente resulta em inovação real ao ensino, pois o conteúdo pode continuar o mesmo, com o ensino de Física permanecendo baseado unicamente na Física Clássica e no formalismo matemático.

Segundo Santos (2020), o currículo da disciplina Física continua distante da FMC, pois novas abordagens integrando ciência e tecnologia ainda não foram plenamente integradas ao ambiente escolar. Isso ocorre apesar da crescente demanda do mercado de trabalho por profissionais mais qualificados, tecnologicamente preparados e cientificamente instruídos para atuar em diversas profissões. Sendo assim, é essencial que o ensino de Física nas escolas aborde conteúdos que acompanhem o avanço tecnológico, permitindo que os alunos compreendam o mundo ao seu redor e entendam o princípio de funcionamento dos dispositivos que utilizam diariamente, a exemplo de celulares e notebooks.

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Em uma pesquisa realizada por Monteiro, Nardi e Bastos Filho (2009) com cinco professores de Física do ensino médio, foram apontados diversos obstáculos que dificultam a introdução da FMC na educação básica. Os professores entrevistados apontaram o tempo reduzido dedicado às aulas de Física e a falta de formação científica adequada como os principais obstáculos, pois o ensino sobre FMC exige um nível maior de abstração. Além disso, a escassez de materiais didáticos nas escolas pode tornar inviável aos professores um suporte adicional para demonstrações de fenômenos físicos estudados por essa Física.

Para Amorim et al. (2016), as mudanças para melhoria do ensino de Física devem iniciar nos cursos de licenciatura, com o objetivo de preparar melhor os professores para a prática docente. Isso inclui criar expectativas mais claras quanto aos temas que serão abordados em sala de aula e ressaltar a importância da pesquisa no Ensino de Ciências e Física, como um guia para práticas pedagógicas mais eficazes. Com isso, os professores em formação poderão vir a adotar novas abordagens de ensino quando estiverem ensinando, deixando de lado métodos tradicionais e investindo em modelos de aprendizagem que desenvolvam a compreensão dos alunos no que se refere a temas atuais.

Entende-se, também, que a pouca disponibilidade de recursos didáticos apropriados limita a capacidade dos professores de introduzir e explorar conceitos de FMC em sala de aula, o que, por sua vez, resulta, por parte deles, em falta de confiança e domínio sobre o conteúdo, dificultando sua incorporação ao ensino. Para Da Silva e Aroca (2023) a realização de experimentos relacionados à FMC requer materiais que são caros e raramente disponíveis nas escolas. Assim, a introdução de temas de Física Moderna, contextualizados no cotidiano dos estudantes e apoiados pelo uso de laboratórios virtuais, pode contribuir significativamente para a melhoria da compreensão desses conceitos.

Nesse contexto, Valadares e Moreira (1998) discutiram a aplicação do efeito fotoelétrico, exemplificando como ele é utilizado como princípio de funcionamento do sistema de iluminação pública, no controle automático de portas de elevadores e nas esteiras de supermercado. Tais exemplos demonstram como o efeito fotoelétrico está presente no cotidiano da maioria das pessoas. Esses autores concluíram que a falta de fundamentos sobre FMC representa um grande obstáculo quando se busca despertar o interesse dos estudantes do Ensino Médio para aspectos mais tecnológicos do cotidiano, por isso defendem a inclusão da FMC nas propostas curriculares do Ensino Médio da educação básica brasileira.

Carvalho e Vanunchi (1996), também haviam alertado para a importância da inserção da FMC na educação básica.

Vivemos hoje em um mundo altamente tecnológicofibra óptica, código de barras, microcomputadores etc...- e o nosso ensino está em Galileu, Newton, Ohm- ainda não chegou ao século XX. Estamos no último quinquênio do século XX, mas em termos de ensino estamos muito longe de seu início. (Carvalho e Vanunchi, 1996, p. 7)

Diante dessas discussões, é mesmo necessário refletir sobre o tipo de cidadãos que queremos formar em nossas salas de aula. No contexto atual, muitas escolas ainda priorizam um ensino mecanicista, que não considera os conceitos e a história da ciência, que é crucial para a compreensão do desenvolvimento tecnológico.

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## METODOLOGIA

Para alcançar o objetivo proposto, a pesquisa foi conduzida com 23 alunos da terceira série do ensino médio noturno de um colégio estadual localizado no sertão sergipano. O objetivo foi identificar o conhecimento desses alunos sobre o efeito fotoelétrico e sobre sua aplicação no cotidiano. É importante destacar que em tal colégio a disciplina de Física é ministrada apenas no segundo semestre do ano letivo, em conformidade com o currículo estadual. Para conhecer o entendimento dos alunos sobre o objeto de estudo, eles foram convidados a responder a duas perguntas específicas:

Você já ouviu falar sobre o efeito fotoelétrico? Se sim, como você descreveria com suas próprias palavras o que ele é?

Quais aplicações do efeito fotoelétrico você consegue identificar no seu dia a dia?

Essas perguntas foram elaboradas visando captar a familiaridade dos alunos com o conceito físico e sua capacidade de aplicar o conhecimento adquirido a situações reais. Nas respostas à primeira pergunta buscou-se avaliar o conhecimento teórico dos estudantes sobre o efeito fotoelétrico. Nas respostas à segunda questão buscou-se identificar a percepção dos alunos sobre as aplicações práticas desse fenômeno em sua vida cotidiana.

Adotou-se uma abordagem qualitativa e descritiva, com o objetivo de captar as percepções e entendimentos dos alunos sobre o efeito fotoelétrico. As respostas dos estudantes foram interpretadas por meio da Análise de Conteúdo de Bardin (2016), que envolve uma leitura dos dados, visando identificar núcleos de sentido que expressem a realidade do fenômeno investigado.

## RESULTADOS E DISCUSSÕES

Para a apresentação dos resultados, informamos que, a fim de preservar a identidade dos estudantes cujas respostas serão comentadas, eles foram identificados por nomes de cientistas: Galileu; Mileva; Dalton; Newton; Curie e Aristóteles.

Entre os 23 estudantes participantes, apenas três afirmaram já ter ouvido falar sobre o efeito fotoelétrico. As respostas à primeira pergunta foram as seguintes:

- O fotoelétrico é a luz do sol que ilumina o mundo. (Galileu)
- O efeito fotoelétrico é um fenômeno que consiste na emissão de elétrons por um determinado material, geralmente metálico, quando está exposto a um tipo de radiação, como a luz de frequência alta, que dependendo do material, como a radiação ultravioleta. (Mileva)
- Já ouvi falar em um filme, mas não lembro o nome do filme, sei que é algo que fala sobre a luz, elétrons e prótons , né isso? (Dalton)

A resposta de Mileva demonstra uma compreensão mais próxima do conceito científico, pois menciona a emissão de elétrons por um material e a sua exposição à radiação. Essa aluna conseguiu articular uma definição que se aproxima do entendimento correto do fenômeno, ainda que com algumas imprecisões.

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A resposta de Galileu reflete uma interpretação errônea, pois o termo "fotoelétrico" foi confundido com a luz solar, sem conexão com o fenômeno físico específico. Já a resposta de Dalton apresenta-se vaga, pois ele demonstra, a partir de sua lembrança de um filme, conhecimento superficial sobre a temática. Contudo, isso evidencia que a exposição a conceitos de Física pode ocorrer informalmente, de forma mais atrativa para o estudante. Em contraste, reforça-se a importância de o professor criar conexões entre a Física e os diversos recursos presentes no cotidiano dos alunos.

A análise das respostas dos estudantes evidencia que o conhecimento sobre o efeito fotoelétrico entre os estudantes é limitado e, em muitos casos, baseado em concepções errôneas ou imprecisas. Apenas a estudante Mileva apresentou uma resposta que se aproxima do entendimento científico correto, enquanto Galileu e Dalton demonstraram concepções mais distantes da realidade do fenômeno.

É importante ressaltar que a implementação do novo ensino médio em Sergipe trouxe algumas mudanças significativas em seu currículo (2022). Devido a isso, a disciplina de Física na terceira série é ofertada apenas no segundo semestre letivo, o que pode resultar em redução do seu conteúdo e em lacunas significativas no entendimento dos estudantes sobre FMC.

Dos vinte e três participantes, onze responderam não sei para as duas perguntas, oito afirmaram nunca ter ouvido falar sobre o efeito fotoelétrico ou estudado esse conteúdo e, por isso, nem chegaram a responder à segunda pergunta. Esse dado evidencia que a maioria dos alunos possui um conhecimento bastante limitado ou inexistente sobre o efeito fotoelétrico e a FMC, sugerindo assim a necessidade de abordar tópicos/conteúdos dessa Física no currículo da educação básica.

As respostas dos alunos refletem essa falta de conhecimento:

Nunca ouvi falar sobre o efeito fotoelétrico, não me lembro de ter estudado esse assunto. ( Newton)

Já estudei esse assunto? Eu acho que nunca ouvi falar. ( Curie)

Reforçam também a percepção de que os conceitos da FMC, a exemplo do de efeito fotoelétrico, ainda não tinham sido adequadamente explorados no ambiente escolar, o que limitou a compreensão dos alunos sobre os avanços científicos e tecnológicos contemporâneos.

Outro participante também afirmou que nunca ouviu falar do efeito fotoelétrico, mas poderia fazer uma pesquisa, descobrir o que é, e consequentemente, conseguiria responder às perguntas. Esse mesmo aluno não chegou a responder a segunda questão.

Acho que nunca ouvi falar sobre esse tal de efeito fotoelétrico, mas irei fazer alguma pesquisa sobre o assunto e responderei a questão corretamente. ( Aristóteles)

Essa resposta revela uma atitude positiva por parte do aluno, que demonstra interesse em buscar informações por conta própria. No entanto, também evidencia lacuna na sua formação escolar, onde o conhecimento sobre o efeito fotoelétrico deveria ser previamente abordado, eliminando a necessidade de uma pesquisa individual para compreender conceitos básicos.

A seguir são apresentados as respostas à segunda pergunta:

Acredito que ele possa ser observado quando a luz incide numa placa de metal, onde ele vai arrancar os elétrons da placa, onde esses elétrons são chamados de fotoelétrons. (Mileva)

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Em muitas estrelas, um sol quente, muito quente, nos raios e nas nuvens do céu. (Galileu)

Acho que nos filmes, na luz, na TV e no meu celular. ( Dalton)

A resposta de Mileva apresenta uma definição próxima do conceito científico de efeito fotoelétrico. Embora a sua explicação seja pouco clara, a estudante demonstra um entendimento do fenômeno, reconhecendo a interação entre a luz e o metal e a liberação de elétrons, que são denominados fotoelétrons. Isso evidencia que Mileva já tinha tido algum contato com o objeto do conhecimento, mesmo superficialmente.

Em contrapartida, Galileu apresentou uma resposta que não está relacionada ao conceito científico do efeito fotoelétrico. Possivelmente, ele associou o fenômeno com a astronomia, o que resultou em uma confusão entre diferentes conceitos físicos. A sua resposta reflete a falta de clareza sobre o que realmente envolve o efeito fotoelétrico. Isso pode ser explicado pela ausência de um ensino mais concreto ou contextualizado sobre o fenômeno.

A resposta de Dalton sugere uma ligação entre o efeito fotoelétrico e os dispositivos usados no cotidiano (TV, celular). Embora a resposta esteja distante do conceito científico, ela indica que o aluno tem alguma percepção de que a luz e dispositivos tecnológicos estão relacionados ao efeito fotoelétrico. Essa associação, ainda que limitada, pode ser vista como um ponto de partida para explicar o fenômeno, mostrando a importância de contextualizar o ensino de FMC com exemplos práticos e do cotidiano dos alunos.

As respostas revelam diversidade na compreensão dos estudantes e ressaltam a necessidade de abordagens pedagógicas que integrem os conceitos científicos ao cotidiano dos alunos. Para isso, é fundamental posicionar o aluno como sujeito ativo no processo de aprendizagem, empregando experiências reais ou simuladas e buscando soluções para problemas em diversos contextos.

## CONSIDERAÇÕES FINAIS

Ao se buscar identificar o conhecimento dos estudantes sobre o efeito fotoelétrico e sua aplicação no cotidiano, evidenciou-se uma lacuna significativa no ensino de FMC para os participantes deste estudo. A sua pouca compreensão sobre efeito fotoelétrico sugere que o ensino de Física ainda está distante das realidades tecnológicas que permeiam suas vidas diárias. O acesso deles a dispositivos que utilizam esse efeito, como celulares e sistemas de segurança, contrasta com a ausência desse conhecimento nas salas de aula.

As respostas dos alunos enfatizam a desconexão entre o currículo escolar e as demandas do mundo contemporâneo, reforçando a necessidade de uma reformulação urgente no ensino de Física. Ao trazer conceitos como o de efeito fotoelétrico para o centro das discussões em sala de aula pode aumentar o interesse dos alunos pela disciplina e prepará-los para compreender e atuar no mundo tecnologicamente avançado em que vivem.

Para alcançar uma abordagem efetiva sobre FMC no contexto escolar, entende-se ser essencial adequar o currículo de Física, garantir uma preparação adequada nos cursos de licenciatura, e desenvolver materiais didáticos que ofereçam suporte aos professores na inserção desses conteúdos em sala de aula.

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