ANÁLISE DAS ABORDAGENS DA EVOLUÇÃO ESTELAR EM PROPOSTAS DIDÁTICAS PARA O ENSINO DE FÍSICA

## ANÁLISE DAS ABORDAGENS DA EVOLUÇÃO ESTELAR EM PROPOSTAS DIDÁTICAS PARA O ENSINO DE FÍSICA

Eduarda Beatriz de Lima Teixeira 1 , Tassiana Fernanda Genzini de Carvalho 2

1 UFPE-CAA/Núcleo de Formação Docente/eduarda.beatriz@ufpe.br 2 UFPE-CAA/Núcleo de Formação Docente/ tassiana.fgcarvalho@ufpe.br

## Resumo

O presente trabalho realiza um levantamento bibliográfico sobre a integração da evolução estelar no ensino de física do Ensino Médio, analisando metodologias e recursos pedagógicos utilizados para ensinar este tema. A evolução estelar, que descreve o ciclo de vida das estrelas desde sua formação até sua morte, é fundamental para a compreensão de conceitos físicos como massa e gravitação, temperatura e cor, produção de energia e formação de núcleos atômicos. A análise abrange publicações recentes (2019-2024) encontradas na plataforma Google Acadêmico, focando em como a evolução estelar é abordada em práticas educacionais. Identificou-se uma predominância de sequências didáticas, seguidas por minicurso e levantamentos bibliográficos. As sequências didáticas frequentemente utilizam recursos variados, incluindo jogos, tecnologias e atividades práticas, evidenciando uma tentativa de tornar o ensino mais dinâmico e acessível. A diversidade de abordagens reflete a necessidade de adaptar o ensino às necessidades dos alunos e promover um aprendizado mais profundo e significativo. Os resultados destacam a importância do papel do professor na mediação e adaptação das metodologias, seja como facilitador, articulador ou agente de mudança, para enriquecer o ensino da evolução estelar e engajar os alunos de maneira efetiva.

Palavras-chave : Ensino de Astronomia; evolução estelar; propostas didáticas.

## INTRODUÇÃO

- O ensino de física oferece uma oportunidade única para explorar conceitos fundamentais para compreensão do Universo, e a evolução estelar serve como um exemplo poderoso de como a física pode ser aplicada para compreender fenômenos cósmicos complexos. A evolução estelar, o processo pelo qual as estrelas passam desde sua formação até sua morte, é fortemente influenciada por conceitos centrais da física, como massa e gravitação, temperatura e cor, produção de energia e formação de núcleos atômicos.

É parte desta preocupação (ressaltar o sentido da Física como visão de mundo, como cultura, em sua acepção mais ampla) a nova ênfase atribuída à cosmologia física, desde o universo mais próximo, como o sistema solar e em seguida nossa galáxia, até o debate dos modelos evolutivos das estrelas e do cosmos. (Menezes, 2000, p.7)

A massa de uma estrela é um fator determinante em sua evolução, influenciando desde o colapso inicial da nuvem de gás e poeira até a formação de diferentes tipos de estrelas e seus destinos. A gravitação, por sua vez, é responsável por manter a estrela unida e contrabalançar a pressão interna gerada pelas reações nucleares. A temperatura e a cor das estrelas, observadas através do diagrama de Hertzsprung-Russell, fornecem informações cruciais sobre sua fase de vida e luminosidade. A produção de energia, proveniente da fusão nuclear no núcleo estelar,

20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

não só sustenta a luminosidade das estrelas, mas também é responsável pela criação de novos elementos, que são essenciais para a formação de sistemas planetários e a química do universo.

No contexto educacional, integrar esses conceitos no ensino de física permite aos alunos conectarem princípios teóricos com fenômenos reais do cosmos. A utilização de recursos pedagógicos como diagramas, simulações e modelos torna o aprendizado mais dinâmico e envolvente, facilitando a compreensão de processos complexos. A diversidade de estratégias didáticas observadas, como o uso de jogos, tecnologia e atividades práticas, evidencia a necessidade de adaptar o ensino às necessidades dos alunos e de incorporar diferentes abordagens para promover um aprendizado mais significativo. De acordo com Souza (2007, p. 110) 'a utilização de vários materiais que auxiliem a desenvolver o processo de ensino e de aprendizagem, faz com que facilite a relação professor-aluno-conhecimento' Estudar a evolução estelar é fundamental para a compreensão do Universo além da Terra e para a formulação de hipóteses científicas, como está descrito na habilidade da BNCC.

(EM13CNT209) Analisar a evolução estelar associando-a aos modelos de origem e distribuição dos elementos químicos no Universo, compreendendo suas relações com as condições necessárias ao surgimento de sistemas solares e planetários, suas estruturas e composições e as possibilidades de existência de vida, utilizando representações e simulações, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros). (Brasil, 2018, p. 557)

Desse modo surgiu a questão: 'Quais são as práticas e abordagens mais utilizadas para o ensino da evolução estelar no Ensino Médio nas aulas de física, conforme evidenciado pelas publicações recentes?'. Trazendo como objetivo central deste realizar um levantamento bibliográfico sobre as metodologias e recursos utilizados no ensino da evolução estelar no Ensino Médio, identificando práticas eficazes e lacunas existentes.

## FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

A revisão de literatura contribui para a compreensão sobre como as fases da evolução estelar, desde a formação até a morte, estão sendo apresentadas para se trabalhar no Ensino Médio, a partir das publicações mais recentes. Além disso, oferece embasamento teórico e apoia a elaboração de propostas pedagógicas para tornar o ensino desse tema mais acessível. As etapas gerais de evolução incluem a fase de formação, seguida pela fase de estrela da sequência principal, depois a fase de gigante vermelha, até culminar em eventos como supernovas ou a formação de anãs brancas, estrelas de nêutrons ou buracos negros, dependendo da massa da estrela.

Segundo Oliveira Filho e Saraiva (2017, p. 193), uma estrela pode ser descrita como uma "esfera autogravitante de gás ionizado, cuja fonte de energia é a transmutação de elementos por meio de reações nucleares", referindo-se à fusão nuclear do hidrogênio em hélio, e, posteriormente, em elementos mais pesados. O nascimento de uma estrela ocorre quando há o colapso de nuvens densas interestelares de gás e poeira. À medida que essa nuvem se contrai, sua pressão e temperatura aumentam, levando à formação de um núcleo central, chamado protoestrela. Conforme a pressão e a temperatura no núcleo da protoestrela aumentam, atinge-se a temperatura necessária para a fusão nuclear do hidrogênio, momento em que a estrela se forma.

A colisão das moléculas de gás no interior da nuvem a aquece, chegando mais tarde ao ponto em que o hidrogênio começa a se fundir em hélio: quatro núcleos de hidrogênio se combinam para formar um núcleo de hélio, com uma correspondente liberação de um fóton de raio gama. Sofrendo de maneira alternada absorção e emissão pela camada sobrejacente, gradualmente abrindo caminho em direção à superfície da estrela, perdendo energia a cada passo, a épica jornada dos fótons dura 1 milhão de anos até que, na forma de luz visível, eles chegam à superfície e são irradiados para o espaço. A estrela foi ligada. (Sagan, 2017, p. 242).

Um dos aspectos centrais no estudo da evolução estelar é a sequência principal, a fase mais longa e estável da vida de uma estrela. Nessa etapa, a estrela funde hidrogênio em hélio em seu núcleo, gerando energia que sustenta sua luminosidade e equilíbrio. Durante a sequência principal, há um equilíbrio entre a força gravitacional que tende a colapsar a estrela e a pressão gerada pelas reações nucleares no núcleo, que a empurram para fora.

A posição de uma estrela na sequência principal e a duração dessa fase dependem diretamente de sua massa. Estrelas mais massivas têm vidas mais curtas, que podem durar milhões de anos, enquanto estrelas menos massivas podem permanecer na sequência principal por bilhões de anos. Durante essa fase, as estrelas mantêm uma estabilidade relativa, contrabalançando a força gravitacional com a energia liberada pela fusão nuclear. Segundo Sagan (2017) na natureza, as temperaturas elevadas e as altas pressões são comuns apenas no interior das estrelas, onde cada estrela tem suas características específicas.

Em relação a luminosidade (magnitude aparente), temperatura ou cor um gráfico muito conhecido para mostrar essa relação é o gráfico de Hertzprung-Russel nomeado como diagrama de HR que foi desenvolvido por Ejnar Hertz (1873-1967) e Henry N. Russel (1877- 1957) em 1913, (Saraiva, Oliveira Filho e Muller, 2010, p. 4). Hertzsprung descobriu que estrelas da mesma cor podem ser gigantes ou anãs, com as gigantes sendo muito mais luminosas, como Capela, que é 100 vezes mais luminosa que o Sol (Oliveira Filho e Saraiva, 2017, p. 193).

## Diagrama HR

Gráfico 1: Representação de um diagrama HR, mostrando a localização de algumas estrelas conhecidas. (Oliveira Filho e Saraiva, 2017, p. 194).

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No gráfico, observa-se que as estrelas estão concentradas em certas regiões, mas não distribuídas uniformemente. As estrelas no canto superior esquerdo são as mais quentes, luminosas e maiores, enquanto as localizadas no canto inferior direito possuem menor temperatura, são menos luminosas e menores. A linha diagonal no centro do gráfico representa as estrelas da sequência principal, onde também se encontra o Sol.

## METODOLOGIA

Realizamos um levantamento na plataforma Google Acadêmico, abrangendo os últimos 5 anos, de 2019 a 2024, com o intuito de identificar publicações relacionadas ao ensino de física através do tema evolução estelar. O principal objetivo foi localizar estudos que abordassem a utilização da evolução estelar como ferramenta pedagógica no ensino de física, destacando propostas didáticas, sequências de ensino e abordagens inovadoras para integrar esses conceitos astrofísicos no contexto educacional.

Na busca por esses trabalhos foi utilizado a palavra-chave 'evolução estelar no ensino de física' como critério de seleção, optando por trabalhos que apresentassem essa expressão no título ou nas palavras-chaves. Essa abordagem garantiu a abrangência e a relevância dos trabalhos incorporados no levantamento.

Após a compilação dos trabalhos selecionados, foi realizada uma coleta sistemática das informações-chave, bem como as estratégias e recursos utilizados, incluindo vídeos, jogos ou aulas expositivas. Também foram analisadas qual tipo de trabalho era levantamento bibliográfico, sequência didática, minicurso. Esses dados serviram de base para a fase subsequente da análise. Na etapa seguinte, os trabalhos completos foram examinados com o objetivo de identificar quantas aulas ou atividades foram propostas, além de detalhar o papel do professor nesse contexto.

- O foco central da análise foi entender como o professor pode integrar essas abordagens no contexto das aulas de ensino de física, utilizando os diversos recursos disponíveis para enriquecer o ensino da evolução estelar nas aulas de física, tornando o aprendizado mais envolvente e significativo. Foram examinados trabalhos voltados para o ensino médio, buscando identificar as melhores práticas e metodologias que promovam o engajamento dos alunos. A análise visou destacar como o professor pode adaptar e aplicar essas estratégias em sua prática pedagógica, garantindo uma abordagem dinâmica.

## RESULTADOS OBTIDOS

Durante o processo de levantamento, identificamos um total de 12 publicações indicadas no quadro 1 que exploram o tema da evolução estelar no ensino de física, com foco no ensino médio.

Após a análise dessas publicações, foi possível observar a distribuição dos tipos de trabalho apresentados. Dos trabalhos encontrados, 6 eram sequências didáticas, 1 correspondente a minicurso, e 5 eram levantamentos bibliográficos. A predominância das sequências didáticas sugere que a maior parte das pesquisas trazem propostas com materiais auxiliares, desenvolvidos para apoiar professores que desejam abordar o tema de evolução estelar em sala de aula, promovendo uma abordagem mais prática e estruturada do conteúdo.

Esse levantamento também reflete a tendência de incorporar estratégias didáticas inovadoras para facilitar o ensino de conceitos astronômicos e incentivar o

engajamento dos alunos com a física. A presença de minicursos e levantamentos bibliográficos complementa essa perspectiva ao fornecer recursos e referenciais teóricos, destacando a importância de ferramentas que ajudem o professor a integrar esses temas de forma significativa em suas aulas.

Quadro 1 : Estratégias e metodologias

Fonte: Autoria própria 2024.

Dos 12 trabalhos analisados, 8 especificaram a organização temporal das atividades, indicando o número de momentos ou aulas dedicadas a proposta. No caso das sequências didáticas, 2 delas propuseram 6 momentos (Barrozo, 2020; Guizzo, 2021), enquanto outras 2 sugeriram 8 aulas (Santos, D.R., 2023; Santos, J.S., 2023). Apenas um trabalho destacou-se por apresentar uma sequência mais extensa, com 16 aulas (Santos, G.C., 2023), que foi desenvolvida ao longo de um semestre, e uma mais curta de apenas 3 aulas (Costa et al., 2018). Já o trabalho de Sabino et al. (2019) traz uma proposta de aplicação em 4 aulas. Em relação ao minicurso, observou-se que foi apresentada uma proposta mais curta, com apenas 3 momentos (Lamônica, 2021). Esses dados revelam a diversidade na abordagem temporal dos temas relacionados à evolução estelar no ensino de física, variando desde propostas mais compactas até sequências mais extensas, detalhadas e com maior profundidade na abordagem de algumas temáticas. A variação no número de aulas reflete a flexibilidade dos formatos propostos para atender diferentes contextos pedagógicos e disponibilidade de tempo em sala de aula, destacando a importância de adaptar as atividades conforme o cronograma e as necessidades dos alunos.

Em relação às estratégias empregadas no desenvolvimento dos trabalhos analisados, foi observado que 3 deles utilizaram jogos como recurso didático: dois jogos de tabuleiro (Silva, 2020; Guizzo, 2021), além de um jogo virtual (Santos, D.R., 2023). Outros 4 trabalhos fizeram uso de tecnologias diversas, como vídeos, aplicativos ou uma abordagem com fundamentação teórica, histórica e epistemológica, para enriquecer a abordagem do conteúdo. Apenas um dos trabalhos utilizou experimentos práticos como parte central de sua sequência didática (Sabino et al., 2019). Essa variedade de estratégias demonstra um esforço por parte dos autores em integrar diferentes recursos pedagógicos, visando tornar o ensino da evolução estelar mais interativo e acessível. A combinação de jogos, tecnologia e experimentos reflete a tentativa de engajar os alunos de maneira mais dinâmica, promovendo um aprendizado mais significativo e alinhado com as diferentes formas de aprendizagem.

Nos trabalhos analisados, é evidente a ênfase no papel do professor como elemento central para o sucesso do processo de ensino e de aprendizagem. Nos

estudos dos autores Barrozo (2020), Santos, D.R. (2023) e Santos, G.C. (2023) mostram que o professor é retratado como mediador e facilitador, promovendo a aprendizagem dos alunos por meio de intervenções que estimulam a construção do conhecimento. Já no trabalho de Costa et al. (2018), o professor assume um papel mais ativo como articulador, liderando a dinâmica da sala de aula e intervindo estrategicamente para promover a interação entre os alunos e garantir um ambiente colaborativo.

Nos trabalhos dos autores Santos, J.S. (2023), Guizzo (2021) e Sabino et al. (2019), o foco recai sobre a inovação e a adaptação de novas tecnologias, onde o professor se destaca como agente de mudança, integrando recursos digitais e tecnológicos para dinamizar o ensino e tornar as aulas mais atrativas e interativas para os estudantes. Essa diversificação de papéis reflete as múltiplas possibilidades que o docente tem de atuar conforme as necessidades e o contexto de sua turma, destacando sua importância na mediação do conhecimento e na adaptação às novas demandas educacionais.

## CONCLUSÕES

- O levantamento bibliográfico realizado evidencia a importância de integrar a evolução estelar no ensino de física como uma estratégia para conectar conceitos fundamentais com fenômenos cósmicos. A análise das publicações recentes revelou uma variedade de abordagens didáticas, desde sequências didáticas e minicurso até o uso de tecnologias e recursos interativos, que destacam a diversidade e inovação no ensino desse tema complexo.

As práticas identificadas demonstram que a inclusão da evolução estelar no currículo de física pode enriquecer a compreensão dos alunos sobre processos astrofísicos e suas implicações no Universo. No entanto, a análise também aponta para a necessidade de mais estudos e desenvolvimentos de materiais didáticos que abordem lacunas identificadas e promovam um ensino mais dinâmico e integrado. A contínua adaptação das metodologias de ensino é crucial para atender às necessidades dos alunos e melhorar a eficácia do ensino da evolução estelar na física.

Em suma, a evolução estelar não apenas serve como um excelente exemplo de aplicação dos princípios da física, mas também oferece uma rica oportunidade para o desenvolvimento de práticas inovadoras e eficazes no ensino médio.

## REFERÊNCIAS

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