ESTRATÉGIAS PARA A INSERÇÃO DE FÍSICA MODERNA E ASTRONOMIA NO ENSINO MÉDIO: ANÁLISE DE MATERIAIS DIDÁTICOS DO PNLD

## ESTRATÉGIAS PARA A INSERÇÃO DE FÍSICA MODERNA E ASTRONOMIA NO ENSINO MÉDIO: ANÁLISE DE MATERIAIS DIDÁTICOS DO PNLD

Maria Clara dos Passos¹, Adhimar Flávio Oliveira²

- 1 Universidade Federal de Itajubá/ Instituto de Física e Química, claramariapassos09@gmail.com
- 2 Universidade Federal de Itajubá/ Instituto de Física e Química, adhimarflavio@unifei.edu.br

## Resumo

Este estudo investigou a relevância da inserção da Física Moderna e Contemporânea (FMC) no currículo do Ensino Médio, ressaltando seu impacto na alfabetização científica e tecnológica dos alunos, especialmente quando aliada à astronomia. Através da análise de diferentes coleções de livros didáticos, foram identificados padrões na apresentação dos conteúdos, evidenciando uma desconexão entre os temas de FMC e astronomia em muitos materiais. Apesar da presença dos conceitos, a abordagem fragmentada sugere lacunas no ensino de física na educação básica. Nesse sentido, o estudo enfatiza a necessidade de uma abordagem mais integrada e contextualizada no ensino de física, com o objetivo de preencher essas lacunas e promover uma compreensão mais abrangente da ciência. Além disso, destaca-se a importância da inclusão do ensino de astronomia para facilitar a compreensão de conceitos mais abstratos de FMC. Portanto, este trabalho oferece informações valiosas para o desenvolvimento de estratégias de ensino mais eficazes e abrangentes no contexto da FMC, contribuindo significativamente para o avanço da educação científica e tecnológica

Palavras-chave : Física Moderna e Contemporânea, Alfabetização Científica, Ensino de Física

## Introdução

Nas últimas décadas, a inserção da Física Moderna e Contemporânea no cenário educacional vem sendo amplamente utilizada por pesquisadores como Pena (2006), Pereira (2009) e Ostermann & Moreira (2000), sendo que os últimos destacam a relevância na alfabetização em contexto da Alfabetização Científica e Técnica (ACT).

Segundo Fourez (1997) emergiu no final do século XIX um saber específico relacionado às capacidades técnicas aplicáveis para o mundo científico. Ainda de acordo com o autor as investigações acerca da análise realizada contextualizam a metodologia empregada, e trazem de forma clara suas aplicações e resultados. Na literatura científica uma série de trabalhos mostram diferentes abordagens para o ensino de física, evidenciando metodologias e a importância da inserção da FMC no Ensino Médio. De acordo com Ostermann & Moreira (2000) a FMC é sempre enfatizada a seguir os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN 's) + Ensino Médio, e portanto, entende-se que esta prática é essencial para o desenvolvimento da cidadania contemporânea e, portanto:

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- [...] alguns aspectos da chamada Física Moderna serão indispensáveis para permitir aos jovens adquirir uma compreensão mais abrangente sobre como se constitui a matéria, de forma a que tenham contato com diferentes e novos materiais [...] (BRASIL, 2002, p.19).

Além do PCN 's, na Base Nacional Comum Curricular (BNCC) do Ensino Médio é evidente a relevância da FMC no ensino atual de física, que está voltado em sua maior aplicação para o entendimento prático e evolução física aplicada ao cotidiano. A física moderna fornece fortes bases teóricas para compreensão de aplicações cotidianas e riscos relacionados:

(EM13CNT103) utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, na indústria e na geração de energia elétrica. (BNCC, 2018, p.555)

Ainda na BNCC são apresentados tópicos em outras unidades temáticas que também possuem relação com a FMC, por exemplo, a astronomia, que tem habilidade e competência entender a evolução, vida e morte do Sol, basicamente possui em seu interior processos de fusão e formação de elementos químicos, emissão de radiação em diferentes faixas do espectro eletromagnético devido a sua composição:

(EF09CI17) Analisar o ciclo evolutivo do Sol (nascimento, vida e morte) baseado no conhecimento das etapas de evolução de estrelas de diferentes dimensões e os efeitos desse processo no nosso planeta (BNCC, 2018, p.351)

A espectroscopia, ao permitir a análise da luz das estrelas e a compreensão de sua constituição, temperatura e densidade, é um conceito essencial da Física Moderna e Contemporânea (FMC). Nesse contexto, os tópicos de Astronomia presentes na BNCC servem como uma ferramenta eficaz para inserir esses conteúdos no ensino médio, conectando-os a temas como Matéria e Energia, Vida e Evolução, e Terra e Universo o, promovendo um aprendizado colaborativo(Brasil, 2018; Marques e Silva, 2005). Essa abordagem promove o ensino interdisciplinar, ampliando a compreensão dos fenômenos naturais e evidenciando os limites do conhecimento científico, conforme argumentam Camargo e Camargo (2011).

Desta forma, a Astronomia interligada a (FMC) detém um grande potencial interdisciplinar. De acordo com Camargo e Camargo:

A interdisciplinaridade da Astronomia se mostra em sua importância não apenas no estudo da História, Geografia, Antropologia e Física Clássica como também no estudo de tópicos recentes de Física de Fronteira como estudos em energia, Física Quântica e Partículas Elementares (CAMARGO E CAMARGO, 2011, p.2).

A incorporação da FMC nos currículos educacionais é de crucial importância para o desenvolvimento da alfabetização científica e tecnológica. Este enfoque, respaldado por diversas pesquisas e alinhado à BNCC, contextualiza historicamente

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- a emergência da alfabetização científica, sublinhando sua relevância contemporânea. Sendo assim, esta pesquisa teve como objetivo apresentar a relevância da inserção da FMC no Ensino Médio para a alfabetização científica e tecnológica dos alunos, com ênfase na aplicação da astronomia. Os resultados desta pesquisa contribuem para uma reflexão sobre estratégias de ensino capazes de preencher lacunas identificadas, promovem uma abordagem mais eficaz e abrangente no ensino da física, especialmente no contexto da FMC

## Metodologia

Para o desenvolvimento dessa pesquisa foram selecionadas variadas coleções de livros didáticos utilizados no Ensino Médio, dentre as edições escolhidas as coleções apresentam publicações de distintos períodos sendo eles distribuídos em: coleções antigas (2005, 2006, 2009, intermediárias (2011, 2012,2015, 2016) e recentes (2021) já alinhadas com a proposta do novo Ensino Médio. A escolha foi realizada devido ao seu ano de publicação levando em consideração o cenário anterior e posterior a implementação da recente reforma do Novo Ensino Médio e a aderência às diretrizes do Programa Nacional do Livro Didático (PNLD) de acordo com as orientações da BNCC e a diversificada abordagem editorial. Inicialmente, foi feita uma leitura flutuante (Bardin, 2011) dos livros, tendo como objetivo identificar núcleos de sentido relacionados com a FMC e Conceitos de Astronomia. Após a identificação dos conteúdos de interesse, iniciou-se uma leitura mais aprofundada, separando todos trechos com conceitos relacionados à Astronomia em um novo arquivo para facilitar a organização.

Cabe aqui salientar que os livros didáticos não são determinantes na definição do currículo, mas são construídos para abordar os temas definidos no neste. Compilados os dados, a organização minuciosa dos resultados em um quadro (Quadro 1) foi realizada, seguida por uma análise crítica baseada na literatura para avaliação dos resultados obtidos.

## Resultados e discussões

Nos resultados verificou-se que, apesar de serem provenientes de diferentes anos e coleções, os materiais analisados revelam um padrão na distribuição e apresentação dos conteúdos. Em cada livro, os temas de astronomia e FMC são tratados de forma independente, muitas vezes no final das unidades ou nos apêndices. Isso cria uma desconexão na progressão dos conceitos, tornando a evolução das ideias menos coesa. Pena (2006), Pereira (2009) e Ostermann & Moreira (2000) destacam a importância de incluir tópicos de Física Moderna e Contemporânea (FMC) no currículo escolar, ressaltando que essa inclusão pode revitalizar o ensino, aumentar o interesse dos estudantes pela ciência e incentivá-los a seguir carreiras na área de Física. Já para de Araújo Januário, Hoernig, & Massoni, (2024) uma base para a compreensão de que o ensino da Relatividade no ensino médio pode ser uma abordagem útil para o aprendizado interdisciplinar e histórico, bem como desenvolver habilidades de pensamento crítico e compreender as tecnologias contemporâneas.

Quadro 01: Conteúdos de FMC e Astronomia em livros didáticos de física básica

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Através da análise dos livros didáticos referentes ao quadro 1, importantes conexões entre os conceitos de astronomia e os temas de FMC evidenciam como a interação entre as duas áreas do conhecimento pode potencializar o processo de aprendizagem. É possível notar as seguintes relações entre a FMC e a Astronomia nos livros (A) e (G) é explorado através de temas como a Relatividade de Einstein sendo possível apresentar conexão entre astronomia para descrições de fenômenos como nas órbitas dos planetas, propagação da luz, (I) e (B) escalas subatômicas e atômicas, fusão nuclear na fonte de energia estelas e radiação eletromagnética, (D) e (K) utilizam temas de FMC para explicar a evolução do universo e Big Bang. Constata-se que os temas de astronomia se concentram especificamente em áreas como o Sistema Terra - Lua, o Modelo Padrão e a origem e evolução do universo, com uma mera reorganização desses tópicos nos diversos materiais.

Ademais, após a análise dos livros didáticos foi possível constatar significativas mudanças após a aprovação da reforma do Ensino Médio. Desde sua aprovação a proposta feita pelo PNLD 2021 está diretamente ancorada nas competências e habilidades da Base Nacional Comum Curricular (BNCC), ou seja, a organização dos livros didáticos serão realizadas por áreas do conhecimento e o que anteriormente era dividido entre Física, Química e Biologia agora pertence à categoria "Ciências da Natureza". Esta nova disposição favoreceu a inserção de temas de FMC interligados à astronomia, nos quais os temas estão interligados em discussões acerca da Teoria da Relatividade; Deformação do Espaço - Tempo e Tempo e o Espaço no Cosmos; Estrelas, distância e Sistema Solar; Modelo padrão de Universo; Tempo e Espaço na Terra, permitindo a conexão entre os conceitos e promovendo uma compreensão integrada entre as áreas.

No entanto, ainda que esteja ocorrendo essa integração entre áreas, a maioria dos materiais didáticos de física não abrange diretamente a temática e conceitos de astronomia, o que poderia facilitar a introdução de conceitos mais abstratos de física moderna e contemporânea. O mesmo padrão é identificado nos conteúdos de FMC, com uma ênfase particular na Teoria da Relatividade de Einstein, na Física Quântica e na Física Nuclear, variando apenas na apresentação.

Esta análise permite-nos refletir sobre a lacuna no ensino de física na educação básica, já que, embora esses temas sejam oferecidos, raramente são abordados em sala de aula resultando em uma compreensão limitada da física como uma ciência em constante evolução por parte dos alunos. A integração da FMC no ensino médio tem sido um desafio, com a necessidade de currículos atualizados para envolver os alunos de forma eficaz. Estudos recentes destacaram a importância de incorporar tópicos de FMC nos livros de física do ensino médio para melhorar a compreensão dos alunos sobre o mundo moderno (SILVA et al. 2023).

No entanto, como evidenciado nos livros analisados, a inserção dos temas de FMC interligados à astronomia no currículo escolar pode ocasionar o enriquecimento

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do aprendizado devido a inter-relação entre seus conceitos, dando oportunidade aos alunos uma compreensão aprofundada sobre a ciência e seus desafios.

## Considerações Finais

Diante das análises realizadas nesta pesquisa, é possível destacar a relevância da integração da FMC nos currículos educacionais como uma contribuição substancial para a alfabetização científica e tecnológica. A pesquisa, que abrangeu uma revisão minuciosa da literatura científica, refletiu sobre a importância da FMC no ensino médio, conforme preconizado pelos PCN. Os resultados evidenciaram desconexões na apresentação das disciplinas de FMC astronomia nos materiais didáticos analisados, apontando lacunas no ensino de física no nível fundamental. Essas lacunas ressaltam a urgência de uma abordagem mais integrada e contextualizada no ensino da física. O estudo ofereceu uma contribuição valiosa ao apresentar propostas de intervenções de ensino baseadas em conceitos de FMC, visando motivar os alunos e alcançar níveis de aprendizagem comparáveis ou superiores às abordagens tradicionais.

A revisão bibliográfica indicou um padrão na distribuição e apresentação dos conteúdos de FMC e astronomia nos livros didáticos analisados, destacando a necessidade de maior ênfase na inclusão do ensino de astronomia para facilitar a introdução de conceitos mais abstratos de FMC. Além disso, a falta de abordagem direta do ensino de astronomia em muitos materiais didáticos sugere uma lacuna no ensino de física na educação básica.

Portanto, este estudo serve como um ponto de partida para a reflexão sobre estratégias de ensino mais eficazes e abrangentes no contexto da FMC, contribuindo para o avanço da educação científica e tecnológica. A integração de novos conteúdos, especialmente aqueles relacionados ao mapeamento de conceitos de astronomia, emerge como uma estratégia promissora para enriquecer o aprendizado dos alunos. Este trabalho destaca a importância de preencher as lacunas identificadas no ensino de física, promovendo uma compreensão mais completa e atualizada da ciência.

## Referências

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