UNIVERSIDADE CATÓLICA DE

BRASÍLIA – UCB VIRTUAL

WALDIR BOSCO DE ARRUDA MONTENEGRO

CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU EM ENSINO E APRENDIZAGEM DE FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA PARA

O ENSINO MÉDIO

PLANO DE ATUAÇÃO NA DISCIPLINA

2013

1

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE

BRASÍLIA – UCB VIRTUAL

WALDIR BOSCO DE ARRUDA MONTENEGRO

UMA NOVA “ABORDAGEM DA FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA PARA O ENSINO MÉDIO”.

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para conclusão do curso de Pós-Graduação Lato Sensu em Ensino e Aprendizagem de Física Moderna e Contemporânea para o Ensino Médio. Orientador: Paulo Henrique Alves Guimarães

Brasília/DF

2013

2

Dedico este trabalho aos meus pais, aos meus irmãos, aos familiares e amigos que sempre me apoiaram e me incentivaram a seguir nos estudos.

3

Agradecimentos

Primeiramente agradeço a Deus, que me concedeu a oportunidade de viver a

fim de conquistar mais esta etapa. A Ele que me deu força, coragem e

persistência para vencer todos os obstáculos durante os anos do curso.

À minha família, pois sem ela não teria chegado até aqui. À minha esposa que

sempre acreditou em mim e me incentivou na busca dos meus sonhos, fazendo o

possível e o impossível para me ajudar a alcançá-los, mesmo com todas as

dificuldades que enfrentamos ao longo desses anos. A minha família pelo apoio

e compreensão. A vocês que me ensinaram a ser um cidadão de bem, honesto e

batalhador.

4

“Como se me apresentaria o mundo se eu pudesse viajar em um raio de luz?” (Albert Einstein)

5

RESUMO

Neste trabalho está sendo apresentado uma visão crítica do ensino da Física

Moderna na atualidade. E também, de como poderíamos fazer a inserção dessa

disciplina em sala de aula, utilizando alguns recursos didáticos que serviriam de

suporte, ajudando assim, na superação das dificuldades do ensino-aprendizagem,

mostrando que, mesmo não havendo uma reformulação no currículo dessa

disciplina, podemos buscar novas formas de ensinar e aprender a Física Moderna

nas escolas.

Palavras chave:

Física Moderna,Inserção,superação e reformulação

6

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 7

1. SITUAÇÃO PROBLEMA E SEU CONTEXTO ................................................. 8

2. MARCO TEÓRICO........................................................................................... 13

3.PLANO DE ATUAÇÃO NA DISCIPLINA .......................................................... 16

4.RESULTADOS ESPERADOS .......................................................................... 22

5.CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................. 23

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 25

ANEXOS (opcional) ............................................................................................ 26

7

INTRODUÇÃO

A Física, em particular, tem contribuído de forma significativa para o

desenvolvimento da medicina e das engenharias, bem como para as demais áreas

das ciências e da tecnologia. Além de estimular no aluno da educação básica e

provável professor a ter posturas e ações que permitam a introdução de forma

orgânica e estruturada da Física Moderna e Contemporânea em suas futuras aulas

de Física. Este trabalho foi desenvolvido com o intuito de promover uma discussão

acerca da pobreza e semelhança dos currículos de Física nas escolas brasileiras,

assim como a divisão dos conteúdos em blocos tradicionais, que vem excluindo

dessa forma, toda a Física desenvolvida do século XX em diante.

Muitas vezes o tema Física Moderna é deixado para o final dos conteúdos

trabalhados no terceiro ano do ensino médio, sendo muitas vezes abordado de

forma superficial, sem a devida profundidade e detalhamento das suas aplicações

nos dias atuais. Bem como muitas vezes o conteúdo nem é trabalhado, deixando os

alunos à margem de um conhecimento científico de extrema importância.

A divulgação dos princípios e aplicações da Física Moderna cumpre um papel

importante para o entendimento e a desmistificação dos frutos da tecnologia atual e

dos fenômenos naturais. Uma visão crítica do mundo, desde o ponto de vista de

seus fundamentos, é crucial para construir uma sociedade ativamente envolvida com

os seus problemas incluindo os de natureza social. Essa visão vem a ser importante

para formar e estimular jovens na apreciação e na compreensão da Física Moderna,

que é vista como uma nova fase nas investigações científicas, como um novo

desafio proposto à inteligência e perseverança humana.

Sendo assim, por que não apresentar nos materiais didáticos do primeiro e

segundo ano do ensino médio, alguns textos que tragam aplicações da Física

Moderna no cotidiano, ressaltando a sua importância para as diversas áreas das

ciências e tecnologias, fomentando assim o interesse e a discussão dos alunos para

este assunto?

8

A pesquisa em Ensino de Física no Brasil no que tange a introdução de Física

Moderna e Contemporânea (FMC) tem lançado seus olhares sobre diferentes

frentes. Na questão curricular alguns trabalhos investigaram os conteúdos

específicos passíveis de tratamento no espaço escolar médio (Ostermann e Moreira,

1998). Outros estenderam suas perspectivas sobre aspectos do campo

metodológico, além de pesquisas específicas que detectaram as deficiências

características dos cursos de formação de professores (Terrazzan, 1994;

Ostermann, 1999; Motta, 2000) e a falta de material didático específico para o tema.

(Alvetti e Delizoicov,1998; Rezende Jr e Ricardo, 2003).

1 SITUAÇÃO – PROBLEMA E SEU CONTEXTO

Comparando o ensino da Física em diversas instituições de ensino,

percebemos que não há, no nível médio, efetivo acompanhamento dos avanços

tecnológicos ocorridos nas duas últimas décadas e tem se mostrado cada vez mais

distante da realidade dos alunos. Verificamos então o reflexo dessa realidade, no

desinteresse desses alunos pelo estudo da Física .

A falta de contextualização, aliada a um curriculum obsoleto representa um

grande problema para o desenvolvimento da prática pedagógica, que normalmente

se resume em aulas monótonas e pouco significativa em termos da aprendizagem,

para os alunos inseridos nesse processo. A falta da teoria, associada a uma prática

dentro do contexto, do que é ensinado em sala de aula, também contribui para essa

realidade. Nesse sentido, pesquisas estão sendo realizadas a fim de desenvolver

estratégias que possam promover a motivação e o diálogo nas aulas de ciências,

especificamente nas de física. Nas últimas décadas os avanços científicos e

tecnológicos têm despertado nos jovens olhares mais atentos sobre temas

relacionados às ciências de uma forma geral. Porém, a física ministrada para os

nossos estudantes, tem contribuído de forma pouco significativa nesse sentido,

principalmente para o desenvolvimento do conhecimento cientifico.

Entretanto é preocupante como o ensino da Física, particularmente a Física

no ensino médio, não tem acompanhado esse desenvolvimento e cada vez mais se

9

distancia das necessidades dos alunos no que diz respeito ao estudo de

conhecimentos científicos mais atuais.

Um dos fatores que contribuem para esse quadro é a defasagem em termos

de conteúdo do atual currículo de Física e aquilo que o aluno é informado, pela

mídia escrita e falada, sobre os avanços e descobertas científicas no campo da

Física no Brasil e no mundo. Isso retrata bem a realidade do ensino da Física na

atualidade,é triste quando ouvimos alunos ligados a rede de ensino público,e até

mesmo da rede particular admitindo que não sabem o que aborda a Física

Moderna,e que nem estudaram esse assunto.

Quando indagamos os seus professores,sobre essa cruel realidade,nos é

relatado que a carga horária da disciplina de Física,é muito reduzida,portanto,o

conteúdo é suprimido e deixado de fora.Dessa forma a atualização do currículo não

pode ser desvinculada da preocupação com a formação inicial e continuada de

professores. E que não basta introduzir novos assuntos que proporcionem análise e

estudos de problemas mais atuais se não houver uma preparação adequada dos

alunos das licenciaturas para esta mudança e se o profissional em exercício não

tiver a oportunidade de se atualizar. Sendo assim, os professores devem ser os

principais interessados no processo de mudança curricular, pois serão eles que as

implementarão na sua prática pedagógica. Numa citação de Terrazzan (1992), nos

apresenta a afirmação que a divisão curricular adotada no ensino de Física nas

escolas do ensino médio segue, basicamente, a sequência ditada pelos modelos

estrangeiros, o que na prática exclui a Física desenvolvida no último século e não

permite que os alunos a compreendam como um empreendimento humano. Adverte

ainda que qualquer proposta que vise uma reformulação no currículo dessa

disciplina deve respeitar a inserção dos professores que atuam nesse nível de

ensino no desenvolvimento dessa tarefa. [...] É viável ensinar FMC no EM, tanto do

ponto de vista do ensino de atitudes quanto de conceitos. É um engano dizer que os

alunos não têm capacidade para aprender tópicos atuais. A questão é como abordar

tais tópicos [...] Se houve dificuldades de aprendizagem não foram muito diferentes

das usualmente enfrentadas com conteúdos da física clássica [...] Os alunos podem

aprendê-la se os professores estiverem adequadamente preparados e se bons

10

materiais didáticos estiverem disponíveis. E.A. Terrazzan, Caderno Catarinense de

Ensino de Física 9, 3 (1992).

Sendo assim, reforça a discussão sobre a necessidade de atualização

curricular, com base nas pesquisas analisadas, parece constituir um assunto

esgotado. Os principais problemas que surgem dessa análise referem-se ao “como

fazer”, a fim de que os tópicos de Física Moderna e contemporânea não se tornem

apenas mais um ''tópico problemático'' num currículo que necessita de uma reforma

urgente.

Afirmando que o caráter formativo desses tópicos deve ser priorizado e que

faz-se necessário buscar propostas que fujam da mera informalidade do assunto, a

fim de que não sejam inseridos como pontos isolados em um currículo que já é

bastante extenso.

Diante de análise dos textos da Lei de Diretrizes e Bases da Educação

Nacional [14], dos Parâmetros Curriculares Nacionais - PCN [15] e, mais

recentemente, das Orientações Curriculares Nacionais Complementares aos

Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio - PCN+ [16], mostra que o

'Novo Ensino Médio' deve priorizar ''[...]a formação geral em oposição à formação

específica; o desenvolvimento de pesquisar, buscar informações, analisá-las e

selecioná-las; a capacidade de aprender, criar, formular, ao invés do simples

exercício de memorização'' [15, p. 5].

Com relação ao ensino de Física nesse nível de ensino, indicam que a

escolha dos temas a serem abordados deve ser feita de modo que o conhecimento

de Física deixe de se estruturar como um objeto em si mesmo, passando a ser

entendido como um instrumento para a compreensão do mundo.

Os textos assinalam que os conhecimentos de Física são fundamentais para

a formação científica do cidadão contemporâneo e que o estudo dos conceitos

físicos deve ser contextualizado e interagir com outras disciplinas de forma a ganhar

sentido quando aplicado ao dia a dia de jovens e adolescentes. Apontam ainda para

11

o fato de que alguns aspectos da chamada física moderna são indispensáveis para

que os alunos possam adquirir uma compreensão mais abrangente dos

conhecimentos físicos necessários para o entendimento das tecnologias mais

recentes.

Assim, habilidades e competências precisam ser construídas no ensino de

Física de forma a dar significados aos conhecimentos adquiridos e ''...os critérios

que orientam a ação pedagógica deixam, portanto, de tomar como referência

primeira 'o que ensinar de física', passando a centrar-se sobre o 'para que ensinar

Física'...'' [16, p. 78.], visando uma formação científica mais crítica e,

consequentemente, mais adequada à formação da cidadania''. Diante de tudo que

foi apresentado, fazemos o seguinte questionamento: Por que não fazer a inserção

da Física Moderna desde as séries inicias do ensino Médio?

Stannard (1990) justifica a atualização curricular ao relatar um levantamento

feito com estudantes universitários que mostrou que é a Física Moderna -

relatividade restrita, partículas elementares, teoria quântica, astrofísica - que mais os

influencia na decisão de escolher Física como carreira. Em outro estudo, com o

objetivo de preparar um livro introdutório sobre relatividade geral, o autor entrevistou

250 crianças de cerca de 12 anos para saber o que elas conheciam sobre tópicos

relevantes ao assunto (gravidade, aceleração). Surpreendentemente, encontrou que

um terço já havia ouvido falar em buracos negros e tinha uma vaga idéia do que se

tratava. Um número razoável relacionava Big Bang com origem do universo. Elas

mostraram-se intrigadas por estes tópicos e desejavam saber mais a respeito. O que

sabiam, haviam aprendido pela televisão e através de filmes de ficção científica (e

não sabiam que tais idéias interessantes vêm "sob o rótulo" de Física). Stannard, ao

analisar os currículos secundários de Física, critica-os por darem a impressão de

terem sido escritos há cem anos (como se nada tivesse ocorrido na Física deste

século). O autor sugere que sejam escritos livros e textos com abordagens

inovadoras de FMC como forma de encorajar a revisão curricular.

Através da chamada "física do cotidiano", Valadares e Moreira (1998)

apresentam sugestões conceituais e práticas, de como introduzir no ensino médio

12

tópicos de FMC relacionados com o cotidiano dos alunos. São considerados três

tópicos: efeito fotoelétrico, laser e emissão de corpo negro, enfatizando-se algumas

de suas aplicações através de experiências simples e acessíveis a escolas com

modestos recursos financeiros. Também nesta linha Laburú et al. (1998) descrevem

o funcionamento dos mostradores de cristais líquidos, empregados na maioria dos

"displays" de relógios, calculadoras, mostrando que, com alguns conceitos já

trabalhados na escola (como eletricidade e polarização), é possível introduzir um

assunto contemporâneo nas aulas de nível médio.

Não há como negar a importância do ensino de Física Moderna e

Contemporânea no ensino médio. Por outro lado, os desafios não são fáceis. A

formação dada na universidade não está sendo suficiente para garantir a

competência necessária aos novos professores quanto ao ensino desse conteúdo.

Ter consciência de nossas defasagens, por outro lado, não pode significar

acomodação, mas deve sim, ser convertida em uma postura de busca e crescimento

pessoal. Não é porque não aprendemos algo na universidade que iremos seguir

nossa profissão sem buscar aperfeiçoamento.

Devemos atentar ainda, para os perigos conceituais nos livros didáticos.

Restringir nossa futura atuação ao que está presente nos livros enviados pelo MEC

é afirmar nosso descompromisso efetivo com a educação. Assim como ocorre em

outras profissões devemos nos aperfeiçoar constantemente e manter uma postura

crítica, visando avaliar o que é mais adequado efetivamente ao ensino.

Por outro lado, devemos ser pesquisadores em nossas futuras salas de aula.

As maneiras mais adequadas de ensinar Física Moderna e Contemporânea

precisam ser estudadas, e o professor atuante no ensino médio é quem está em

contato com a realidade. Quem melhor do que aquele em contato com situações

reais para desenvolver as melhores estratégias de ensino? Talvez a sensação de

que a teoria não funciona na prática exista porque as pessoas em contato com a

prática não se coloquem na posição de construtor do conhecimento. Devemos

valorizar a experiência dos docentes atuantes, e a melhor forma de valorizar esse

conhecimento é convertê-lo, a meu ver, em publicações e propostas disponíveis a

13

toda comunidade acadêmica. Deixar as pesquisas em educação somente para

aquelas pessoas que vivem dentro da universidade, dentro de salas que não são a

realidade da periferia, por exemplo, é realmente desvalorizar todo o saber dos

professores de nível médio que lutam e buscam para que seus alunos, apesar de

tantas dificuldades, aprendam. O conjunto das idéias aqui resumidas,é apenas um

ponto de partida para uma nova forma de encarar a presença da Física moderna no

ensino atual.Com isso pretendemos demonstrar que, somente através de práticas

concretas, tentativas, erros e sucessos, experiências compartilhadas e muita

discussão que, de fato, começarão a ser produzidas novas alternativas para o

ensino da Física moderna no ensino médio.

2 MARCO TEÓRICO

Nas últimas décadas verificaram que as dificuldades e abstrações da Física

moderna não são tão maiores do que aquelas que se apresentam na Física

clássica.Aproximar o estudante da produção científica moderna, numa abordagem

ao alcance de sua interpretação e crítica, lhe proporcionará o entendimento dos

limites da Física. Se, por um lado, a Física Clássica constrói as bases sólidas para o

conhecimento científico da Física e oferece uma explicação aceitável (teóricamente)

para os fenômenos cotidianos que cercam o dia a dia do estudante, a Física

Moderna e Contemporânea amplia a visão da ciencia para os níveis macro e

microscópicos permitindo, ainda, que o estudante avalie a relação entre os saberes

científicos e sua influência nos fatores de prosperidade e desenvolvimento das

organizações sociais, nos processos políticos, econômicos e culturais, bem como a

sua interferência na forma de viver e pensar da humanidade. Um século de evolução

do conhecimento científico foi negligenciado nas escolas de nível médio. No entanto,

pesquisas realizadas nas últimas décadas verificaram que as dificuldades e

abstrações da Física moderna não são tão maiores do que aquelas que se

apresentam na Física clásica.

Carvalho, A. M. P., na sua obra ”Física: proposta para um ensino

construtivista” (2007), nos apresenta uma abordagem bastante interessante dos

temas de Física Moderna e de como eles devem ser inseridos no ensino médio.

14

Carvalho.A.M.P., afirma em sua obra que pensou em chegar à Física

Moderna através da Óptica Física seguindo os passos de Albert Einstein.

A Óptica Física, infelizmente, segundo a mesma é pouco explorada no ensino

da Física. Sendo que através dela poderíamos levar ao aluno conhecimentos da

História da Ciência, os textos originais dos cientistas e introduzi-lo no estudo da

Física Moderna, já que a Física Quântica se relaciona à natureza da luz e a

Relatividade Especial de Einstein à velocidade da luz. Geralmente, esses assuntos

são trabalhados com alunos do segundo ano do ensino médio através de projetos.

Um exemplo de projeto é o esquematizado na tabela 1.(em anexos ) .

De acordo com essa proposta, a Física Moderna inaugurou um novo modo

de pensar não só na ciência como também em várias outras áreas do conhecimento,

permitindo visualizar o mundo como uma teia interrelacionada e interdependente de

fenômenos. Essa visão permitiu relacionar as partes com o todo e o todo com as

partes, rompendo com a causalidade linear e dando lugar à outra que contempla a

interação, a probabilidade e a complementaridade que favorece a apropriação, o

diálogo e a negociação, características necessárias na construção de uma nova

organização social em que devem participar atores diferentes dada a complexidade

atual. Por isso, a educação científica de hoje precisa contemplar aquilo que é

antagônico e complementar.

O livro de Física da Rede Salesiana de Escolas,do 1° ano do Ensino Médio ,

dos autores: Heliete Meira Coelho Arruda e Pedro Henrique Arruda Aragão,nos

apresenta na sua proposta curricular,uma redistribuição dos conteúdos que

tradicionalmente constituem os currículos de Física para o ensino médio, com vistas

a favorecer: a inserção de conteúdos de Física moderna e a exploração de

temas,tais como Universo e tecnologia;o relacionamento entre os diferentes tópicos

da Física e desta com as demais áreas do saber;o permanente diálogo com o

cotidiano;a exploração de atividades que estimulem o estudante para o

desenvolvimento de habilidades no sentido mais amplo,englobando aquelas

específicas à Física e a estruturação do pensamento científico,bem como aquelas

que constituem o núcleo comum do projeto pedagógico da Rede Salesiana de

Escolas.

15

Sendo assim,a introdução da Física Moderna no ensino médio é de suma

importância conforme atestam vários estudos na área. Podemos destacar dentre os

motivos mais convincentes aqueles que permitem que os alunos dialoguem com os

fenômenos físicos que estão por trás do funcionamento de aparelhos que,

atualmente, são utilizados de forma corriqueira no dia-a-dia da maioria das pessoas,

fato, aliás, que torna o assunto bastante interessante.

Carvalho, A. M. P., destaca em sua obra ser imprescindível que o estudante

do segundo grau conheça os fundamentos da tecnologia atual, já que ela atua

diretamente em sua vida e certamente definirá o seu futuro profissional. Daí a

importância de se introduzir conceitos básicos da Física Moderna e, em especial, de

se fazer uma ponte entre a física da sala de aula e a Física do cotidiano.

Ela destaca que a importância de se fazer essa relação é candente para o

estudante/cidadão, pois através dela é possível analisar algumas implicações da

ciência no aspecto social, cultural, ecológico, enfim, global. E de que conhecendo

essas implicações é possível adotar posturas éticas e políticas, cada vez mais

necessárias quanto ao uso das modernas tecnologias que o avanço da ciência

possibilita.Diante dessas ponderações,acreditamos que todos que tem

acompanhado a evolução da Física Moderna, sabem que cabe a nós, profissionais

da educação, a mediação entre o conhecimento e o estudante no sentido de que

este desenvolva seus próprios,mecanismos para conquistar sua liberdade

intelectual, com autonomía advinda na sua capacidade de aprender e enfrentar

desafíos, construindo uma crítica em relação ao papel das ciencias na sociedade

contemporânea, O exercício da cidadania baseia-se no conhecimento das formas

contemporâneas de linguagem e no domínio dos princípios científicos e tecnológicos

que atuam na produção moderna.

Como pudemos perceber, são inúmeras as razões para que o ensino da

Física Moderna seja implantado nas escolas do ensino médio, porém sabemos que

a carga horária das aulas de Física nas escolas, principalmente nas públicas, é

pequena, que o vestibular é um grande fator limitante e que a compatibilidade do

estudo da Física Clássica e da Física Moderna, dentro da mesma programação de

três anos de 2° grau, talvez seja o problema mais difícil a ser enfrentado, de modo a

16

garantir a aceitação e, consequentemente, as chances de sucesso de uma

reformulação do tipo proposto.

Mas, parafraseando o professor João Zanetic, da USP, sabemos que é

necessário que “ensinemos a física do século XX antes que ele acabe”. (ZANETIC, 1989).

Bem, o século XX já acabou e outra forma de ver o mundo se iniciou, temos

que correr atrás do prejuízo. Com isso, não pretendemos detalhar o formalismo

matemático dos tópicos envolvidos, nem nos aprofundarmos nestes assuntos, pois

isso faria com que nós perdêssemos pelo meio do caminho. Mas, é importante

percebermos que a Física é mesmo uma teia de conhecimentos interligados e

interdependentes e notar que aqueles que a vêem somente como uma ciência

formulista, não vêem mais do que a ponta de um enorme iceberg, portanto não

conhecem esta maravilhosa ciência.

3 PLANO DE ATUAÇÃO NA DISCIPLINA

Sobre a inserção da Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio,

sabemos que muitas são as dificuldades encontradas pelos professores para

introduzir, de fato, esses conhecimentos nas salas de aula. Os alunos costumam se

queixar que aprender Física é complicado porque falta uma conexão entre o que é

visto em sala de aula e o que acontece no dia a dia. Uma pergunta bastante

freqüente em sala de aula é: “Pra que é que eu vou precisar de Física na minha

vida?” As respostas a esta pergunta podem ser as mais variadas, no entanto não

convencerão aos alunos que a fizerem se o conhecimento for tratado como algo que

possua pouco sentido prático para o aluno.

De acordo com um documento publicado pela UNESCO (2005) intitulado

“Ensino de Ciências: o futuro em risco”, é citado que o desenvolvimento científico e

tecnológico de um país está diretamente relacionado com o conhecimento

produzido. Relatando ainda que as diferenças entre avanço e atraso residem, em

17

grande parte, na escola capaz de preparar a população para tempos mais exigentes,

e que uma formação escolar que contemple conhecimentos científicos e

tecnológicos refletem numa melhora na vida das pessoas. Segundo a UNESCO, da

mesma forma como diz a LDB, esta educação é importante na formação da

cidadania, pois permite as pessoas terem oportunidade de discutir, questionar,

resolver problemas e criar soluções, bem como compreender o mundo que as

cercam. De acordo com o que consta, uma educação voltada para a ciência e

tecnologia é ainda fundamental não apenas por proporcionar à população a

capacidade de desfrutar dos conhecimentos científicos e tecnológicos, mas também

para despertar vocações, a fim de criar estes conhecimentos.

Tendo em mente, esses aspectos citados anteriormente, apresentamos um

Plano de Ensino sobre o tema: Introdução à Física Quântica, da Rede Salesiana de

Escolas, como um indicativo de como poderíamos minimizar os problemas

enfrentados pelos professores, quanto a uma aprendizagem mais significativa da

Física Moderna para os seus alunos. E também, de como poderíamos fazer a

inserção dessa disciplina em sala de aula, utilizando alguns recursos didáticos que

serviriam de suporte, ajudando assim, na superação das dificuldades do ensino-

aprendizagem. Mostrando que, mesmo não havendo uma reformulação no currículo

dessa disciplina, podemos buscar novas formas de ensinar e aprender a Física

Moderna nas escolas.

PLANO DE AULA Professor: Waldir Bosco De Arruda Montenegro

Objetivo Geral

Espera-se, ao final do módulo, que os alunos sejam capazes de:

- identificar os dois problemas teóricos na Física clássica do século XIX que

desencadearam a revolução na Física do século XX: a detecção do éter e a radiação

de corpo negro;

18

- conhecer os fundamentos das duas teorias da relatividade de Einstein;

- conhecer alguns elementos de mecânica quântica, em particular o efeito

fotoelétrico e suas aplicações na tecnologia atual;

- informar-se sobre algumas inovações na física da segunda metade do século XX –

modelo de quarks e a nanotecnologia;

- compreender quais são as “promessas” de avanço num futuro próximo nessas

áreas do conhecimento.

- ENCONTRO DE FORMAÇÃO – FÍSICA 2013

Para organizar a proposta de trabalho em sala de aula.

Metas

-Entender a quebra de paradigmas científicos. Compreen- der a questão do éter. - Identificar o problema da emissão de radiação por corpos negros.

Conteúdos

-O éter. - Emissão

de radiação.

Sequência didática

- Fazer uma rápida revisão das descobertas do século XIX e para discutir a necessidade do éter e o horror que havia a respeito da existência do vácuo. Peça aos alunos que façam uma leitura do texto:A física no início do século XX(p. 4 e 5 ) quais as descobertas que eles associam a cada um dos cientistas citados. -Mostrar aos alunos que no experimento de Michelson - Morley não se observou uma diferença de tempo que justificasse a existência do éter, mas, mesmo assim, muitos cientistas continuaram a acreditar

em sua existência.

-Fazer uma comparação entre as três importantes leis construídas para a radiação de corpo negro: a lei de Wien, que

Recursos

-Atividade Experimental: Montagem de um Interferômetro de Michelson de baixo custo. http://www.periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/10025

Interferômetro de

Michelson | Catelli |

Caderno ... - Periódicos

UFSC

Número de

aulas

previstas:04

aulas de 40

minutos.

Avaliação

-Será contínua através da participação dos alunos em sala de aula. -Pesquisas. -Exercícios realizados em sala. -Ao final de

cada capítulo

terá uma

avaliação

descritiva.

Observações

Sendo

(02) aulas para

realização do

experimento.

19

Compreen-

der as

implicações

físicas das

bases das

teorias da

relatividade

-Calcular as deforma- ções no tempo e no espaço em referenciais próximos à

velocida

de da luz.

Transforma-ções de Galileu. Transforma-ções de Lorentz. A relatividade do espaço e do tempo. A equivalência de referenciais A curvatura do espaço-tempo.

atendia bem às altas frequências, a de Rayleigh--Jeans, que atendia às baixas frequências, e a lei de Planck, que surgiu posteriormente e resolveu o problema. -Apresentar teorias propostas por Albert Einstein que revolucionaram a física no século XX. Essas teorias trouxeram a noção de que não há movimentos absolutos no Universo, apenas relativos. Outra diferença crucial com a física clássica é que, para Einstein, o Universo não é plano como na geometria euclidiana, nem o tempo é absoluto, mas ambos se combinam em um espaço-tempo curvo. Enquanto todos sempre acreditaram que a menor distância entre dois pontos é uma reta, Einstein veio afirmar que, para ele, a menor distância é uma linha curva. É importante termos em mente que, na verdade, as duas teorias são uma só, e que apenas foram apresentadas por Einstein em momentos diferentes. A teoria da relatividade restrita foi proposta em 1905 e traz os postulados da teoria, o princípio da relatividade,que afirma que as leis físicas se mantêm as mesmas em

-Apresentar a

reportagem da

5ª edição de

outubro de

2002,da revista

Scientific

America

Brasil:”Como

construir uma

máquina do

tempo”

Como construir uma máquina do

tempo | Scientific American Brasil ...

http://www2.uol

.com.br/sciam/re

portagens/como

_construir_uma

_maquina_do_te

mpo.html

Número de

aulas

previstas:04

-Será contínua através da participação dos alunos em sala de aula. -Pesquisas. -Exercícios realizados em sala. -Ao final de

cada capítulo

terá uma

avaliação

descritiva.

-Sendo

utilizadas duas

(02) aulas

para apresentar

e discutir a

reportagem da

revista

Scientific

American

Brasil.

20

Determinar a frequência da radiação capaz de produzir o efeito fotoelétrico -Relacionar a radiação e a tensão.

� -Quantum de energia. - Fóton ou quantum de luz. - Efeito

fotoelétrico

todos os referenciais inerciais, e o princípio da velocidade constante da luz. Já a teoria da relatividade geral, proposta em 1916, trata de sistemas não inerciais Qualquer um que não se choque com a mecânica quântica é porque não a entendeu.” (Niels Bohr)

-Discutir com os alunos que algumas coisas são contínuas e outras são discretas,observando diferentes materiais como arroz e água. Como não conseguimos separar pedacinhos pequenos de água, que não podem ser novamente divididos, podemos então tratar a água como um material contínuo. Já o arroz é discreto, pois cada grão corresponde a uma unidade. A energia também se comporta como uma grandeza contínua mas, quando tratamos de energias muito baixas, a energia se comporta como uma grandeza discreta. A menor unidade de energia é determinada pela frequência emitida por uma constante, batizada de constante de Planck. Apresentar aos alunos a

expressão e o valor da

constante de Planck.

aulas de 40

minutos.

-Experimento

virtual sobre

Efeito

Fotoelétri-

co.

O Efeito Fotoelétrico - Experimento -

UFRN

http://www.dfte.

ufrn.br/caio/exp

erimento.html

Número de

aulas

previstas:04

aulas de 40

minutos.

-Será contínua através da participação dos alunos em sala de aula. -Pesquisas. -Exercícios realizados em sala. -Ao final de

cada capítulo

terá uma

avaliação

descritiva.

-Sendo

ultilizada

uma(01)aula

para

Experimento

virtual sobre

Efei-

to Fotoelétrico

no laboratório

de

informática da

escola.

21

Determinar a carga elétrica de Partículas elementares -Distinguir os problemas físicos atuais.

-A física no século XXI. -Partículas elementares Nanotecno-

logia.

-No meio científico, a física de partículas e a nanotecnologia são alguns dos temas mais pesquisados atualmente. Além destes temas, o estudo de materiais, os sistemas dinâmicos, a teoria do caos, a neurociência, a física meteorológica e tantos outros temas estão sempre trazendo novas contribuições para a tecnologia e a melhoria da vida de todos. Dividir a turma em grupos e pedir aos alunos que pesquisem sobre alguns dos temas mais estudados em física no Brasil. Depois, organize-os em círculo para que contem aos demais o que descobriram.(pesquisa realizada no Laboratório de informática da escola)

Filme:O

discreto

charme das

partículas

elementares.

www.universodoconhecimento.com.br/content/view/261/

Universo do Conhecimento

- O discreto charme das partículas ...

Número de

aulas

previstas:04

aulas de 40

minutos.

-Será contínua através da participação dos alunos em sala de aula. -Pesquisas. -Exercícios realizados em sala. -Ao final de

cada capítulo

terá uma

avaliação

descritiva.

Sendo (02)

aulas

Para o filme

ESCOLA: SALESIANO SANTO ANTÔNIO NOME DOPROFESSOR: WALDIR BOSCO DE ARRUDA MONTENEGRO

22

4 RESULTADOS ESPERADOS

O Brasil é alvo de críticas tanto por parte de especialistas da área da Física

como também de estudantes que presenciam o aprendizado dessa matéria.

Segundo eles, outros fatores também contribuem, tais como o grande

distanciamento entre o que é lecionado dentro de sala e o mundo exterior a ela, o

distanciamento entre professor e aluno e a falta de interdisciplinaridade.

Em razão desses motivos os alunos se sentem desestimulados com o ensino

e consequente dificuldade no seu aprendizado.

Com o presente trabalho, pretendemos que o ensino de Física Moderna seja

feito de forma a mostrar aos alunos que essa ciência está presente em nosso dia-a-

dia, que ela é nossa companheira. Relacionar matérias, levar experimentos para

sala de aula, mostrar como que funciona na prática, fazer com que o aluno se motive

e tome gosto pela matéria estudada.

Ao falar da Física Moderna, por exemplo, que se mostre as suas aplicações

no cotidiano. Sendo assim,que existe um vasto leque de opções que um educador

pode utilizar visando a fácil compreensão do aluno e um possível gosto pelo assunto

abordado. Que seja a prática uma das melhores opções, que nela o educando possa

sentir a matéria, ver como funciona a teoria na prática. E que com o passar dos anos

e com a evolução científica, percebam como essa disciplina ganhou muito destaque

em relação às outras ciências e seu campo de estudo teve uma incrível

evolução.Sendo Assim, que além da Física Clássica, obviamente muito importante,

que também sejam transmitidas aos nossos alunos, ao menos noções de

relatividade, visto que esta data do início do século passado e é extremamente

relevante.

Por exemplo, com certeza muitos alunos ficam curiosos "com o tal do LHC

que quer achar um tal Bóson de Higgs". Seria interessantíssimo aproximá-los dessa

realidade. Atualizando os conceitos do ensino médio de forma adequada certamente

não só prepararia mais os alunos como também instigaria cada vez mais deles a

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seguirem a profissão. Esperamos que o ensino de Física Moderna (e também da

física clássica) no ensino médio seja atrelado a renovação do método de ensino.

Para que isso aconteça, julgamos fundamental a criação de laboratórios de física

tanto nas escolas do ensino médio quanto nas Universidades. A física precisa ser

mostrada ao aluno, despertar seu interesse. E, para isso, o laboratório presta seu

serviço, aguçando a sua curiosidade. Ou seja, quando a Física Moderna entrar de

vez em nossos currículos teremos que ensiná-la aos jovens, e não ocorrerão mais

desculpas como hoje. Professores terão que se atualizar, e mesmo a divulgação

científica será incrementada. O importante é que consigamos sensibilizar um número

crescente de pessoas da nossa comunidade em torno da discussão da qualidade do

ensino básico.

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Este trabalho de conclusão de curso, propõem uma redistribuição dos

conteúdos que tradicionalmente constituem os currículos de Física para o ensino

médio, com a finalidade da inserção dos conceitos de Física Moderna e a exploração

de temas a ela relacionados. Essa redistribuição tem como base inicial que o

estudante se aproprie dos saberes, estabelecendo relações entre diferentes noções

e conceitos da Física Moderna por aproximações sucessivas a idéias que a ele

podem ser apresentadas de diversas formas. Assim, ele pode aprender cada vez

mais se um mesmo tema for abordado em diferentes momentos de aprendizagem e

nas oportunidades que lhe são oferecidas para desenvolver o entendimento,fazer

conexões com conhecimentos já apropriados e transpor novos conceitos para outros

contextos. Assim,é necessário que se façam escolhas em torno de conceitos que

permitam dotar o estudante não apenas de recursos para compreender o mundo

que o cerca, mas também de bases para o pensar científico e futuras ampliações de

saberes físicos e/ou intelectuais.

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As dificuldades conceituais enfrentadas pelos estudantes precisam ser

superadas progressivamente e lentamente, sem que se subestime sua capacidade

de enfrentar, cada vez mais, situações mais complexas. Consideramos que o aluno

tem 3 (três) anos para construir a Física Moderna. Logo, os conceitos mais

abrangentes, importantes ou de difícil compreensão podem ser abordados em três

níveis, digamos assim: aproximação (adaptação e linguagem); aprofundamento e

manutenção. É importante salientar que esses níveis se manifestam ao longo de

cada série do ensino médio. Nesta proposta, o senso comum (conhecimentos

intuitivos dos estudantes) tem seu valor como âncora para novos desenvolvimentos.

Ou seja, leva explicitamente em consideração as concepções dos

estudantes.Os processos de aprendizagem são função das situações e riqueza de

experiências com as quais o estudante é confrontado e da exploração dos

vários aspectos de um conceito nos diferentes contextos e as correlações destes

com os conhecimentos sistematizados (científicos) ou não (senso comum) que o

aluno já possui, constituem a base da compreensão para uma aprendizagem com

significado. Nesta proposta, buscamos aproximar o estudante da produção científica

moderna, numa abordagem ao alcance de sua interpretação crítica.

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REFERÊNCIAS

CARVALHO, Anna Maria P. Física: proposta para um ensino construtivista. São Paulo: Editora Pedagógica e Universitária Ltda, 1989.

PARÂMETROS CURRICULARES NACIONAIS, Parte III – Ensino Médio, MEC, Brasília, 1999. PIETROCOLA, M.; CARVALHO, A. M. P. [Org]. Atualização dos currículos de Física no Ensino Médio de escolas estaduais: a transposição das teorias modernas e contemporâneas para a sala de aula. Projeto Temático financiado pela Fapesp, Processo 03/00146-3, 2003.

PINTO, C. A.; ZANETIC, J. É possível levar a física quântica para o ensino médio?, Caderno Catarinense do Ensino de Física, v.16, n.1, p.7-34, 1999

E.A. Terrazzan, Caderno Catarinense de Ensino de Física 9, 3 (1992).

REIS,H. et al.O ENSINO de Física.Sistema Uno De Ensino.2009.

VALADARES, E. C., MOREIRA, A. M. Ensinando física moderna no segundo grau: efeito

fotoelétrico, laser e emissão de corpo negro. Caderno Catarinense de Ensino de Física,

Florianópolis, v. 15, n. 2, p. 121-135, ago. 1998.

OSTERMANN, F., MOREIRA, M. A. Tópicos de física contemporânea na escola média

brasileira: um estudo com a técnica Delphi. In: Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, 6.,

1998, Florianópolis. Atas.

STANNARD, R. Modern physics for the young. Physics Education, Bristol, v. 25, n. 3, p.

133, May 1990.

ARAGÃO,Heliete Meira Coelho A.Física : Rede Salesiana De Escolas.2013

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ANEXOS

Tabela 1

Proposta Para um Ensino Construtivista

CONTEÚDO BÁSICO OBJETIVOS: Contribuir para que os estudantes ...

ATIVIDADES DESENVOLVIDAS

1 -- Teorias sobre a luz.

Conheçam as várias concepções sobre a luz no decorrer da história e os intentos para calcular sua velocidade.

Leitura do texto ``A luz em bolas -- dualidade onda/partícula'' (Telecurso 2000 - aula 35) e discussão.

2 -- Ondulatória -- ondas, comprimento, freqüência e

velocidade.

Saibam conceituar ondas, como podem ser e resolver problemas referentes.

Leitura e explicação conceitual e matemática.

3 -- A luz como onda -- fenômenos ondulatórios.

Saibam o que é interferência, difração, polarização, refração e reflexão; entendam a luz como onda eletromagnética.

Leitura de textos e atividade experimental com laser; decomposição da luz em cores; mistura de luzes coloridas.

4 -- A luz como partícula -- Óptica geométrica.

saibam que os fenômenos de reflexão e refração podem ser explicados a partir da teoria corpuscular; conheçam o efeito fotoelétrico e suas implicações na física e no mundo moderno.

Leitura de textos; pesquisa sobre o efeito fotoelétrico.

5 -- Física Quântica. se interem do que trata a Física Quântica, seus princípios e implicações.

Leitura de textos e exercícios.

6 -- Teoria da Relatividade.

saibam que a velocidade da luz é a maior velocidade encontrada na natureza, discutam a existência do éter, conheçam a experiência de Michelson-Morley relacionando esse fato à teoria da relatividade especial de Einstein.

Leitura de textos; desenvolvimento matemático da teoria.

Fonte: CARVALHO. A. M. P. in “Física: proposta para um ensino construtivista” (2007)