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UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
MESTRADO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E MATEMÁTICA
A Introdução da Física Moderna no Ensino Médio: uma
Proposta Metodológica Baseada no Enfoque CTS
Visando a Aprendizagem Significativa
MARCIA HELENA FREITAS RODRIGUES
Orientador: Prof. Dr. Jaime Sandro da Veiga
Dissertação apresentada ao Mestrado em
Ensino de Ciências e Matemática, da
Universidade Cruzeiro do Sul, como parte
dos requisitos para a obtenção do título de
Mestre em Ensino de Ciências e Matemática
SÃO PAULO
2009
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AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE
TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO,
PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA
BIBLIOTECA CENTRAL DA
UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL
R614i
Rodrigues, Marcia Helena Freitas.
A introdução da física moderna no ensino médio: uma proposta
metodológica baseada no enfoque CTS visando a aprendizagem
significativa / Márcia Helena Freitas Rodrigues. -- São Paulo; SP:
[s.n], 2009.
104 p. : il. ; 30 cm.
Orientador: Jaime Sandro da Veiga.
Dissertação (mestrado) - Programa de Pós-Graduação em
Ensino de Ciências e Matemática, Universidade Cruzeiro do Sul.
1. Física moderna (Estudo e ensino) 2. Física moderna
(Metodologia) 3. Física moderna - Ensino médio 4. Aprendizagem
significativa 5. Ciências, tecnologia e sociedade (CTS). I. Veiga,
Jaime Sandro da. II. Universidade Cruzeiro do Sul. Programa de
Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática. III. Título.
CDU: 53(07)(043.3)
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UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
A Introdução da Física Moderna no Ensino Médio: uma
Proposta Metodológica Baseada no Enfoque CTS
Visando a Aprendizagem Significativa
Marcia Helena Freitas Rodrigues
Dissertação de mestrado defendida e aprovada
pela Banca Examinadora em 27/03/2009.
BANCA EXAMINADORA:
Prof. Dr. Jaime Sandro da Veiga
Universidade Cruzeiro do Sul
Presidente
Prof. Dr. Mauro Sérgio Teixeira de Araújo
Universidade Cruzeiro do Sul
Prof. Dr. Sergio Szpigel
Universidade Presbiteriana Mackenzie
AGRADECIMENTOS
Ao Prof. Dr. Jaime Sandro da Veiga por sua orientação e sugestões para o
desenvolvimento deste trabalho.
Aos professores do programa de Mestrado, por suas contribuições ao longo
do curso.
Aos meus pais Antenor e Maria Aparecida pelo apoio incondicional.
Aos amigos Rachel e Evonir por estarem sempre presentes.
À direção e coordenação da Escola Estadual Professor Sérgio da Silva
Nobreza pela colaboração e contribuição na realização desta pesquisa.
À Secretaria de Estado da Educação de São Paulo (SEE – SP) pela bolsa
concedida.
RODRIGUES, M. H. F. A introdução da física moderna no ensino médio: uma
proposta metodológica baseada no enfoque CTS visando a aprendizagem
significativa. 2009. 104 f. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências e
Matemática)–Universidade Cruzeiro do Sul, São Paulo, 2009.
RESUMO
A presente pesquisa teve por objetivo apresentar conceitos científicos da Física
Moderna para o Ensino Médio utilizando a metodologia baseada na aprendizagem
significativa. A abordagem teve forte influência de conceitos de CTS (Ciência,
Tecnologia e Sociedade) e suas aplicações como mecanismo interventor em busca
da alfabetização científica. A pesquisa foi realizada com 27 alunos da 2ª série do
Ensino Médio pertencentes a uma escola pública da cidade de São Paulo-SP. A
etapa inicial consistiu em uma avaliação diagnóstica das concepções prévias dos
alunos com respeito a definições e aplicações de temas ligados à Ciência, à
Tecnologia e, em seguida, à Física Moderna mediante a aplicação de um
questionário. A partir dessas concepções, na segunda etapa foram desenvolvidas
ações interventoras que privilegiaram a abordagem de alguns tópicos da Física
Moderna e suas inter-relações. Dentre algumas análises relevantes, em relação aos
resultados iniciais e finais, percebeu-se que: a porcentagem dos alunos que
desconheciam alguma aplicação da Física Moderna alterou-se de 74,1% para 3,7%;
referente a conhecer ou não a definição de materiais semicondutores, observou-se
que as respostas positivas dadas pelos alunos mudaram de 14,8% para 92,6%;
acerca do conhecimento dos alunos sobre os materiais utilizados em dispositivos de
alta tecnologia, verificou-se que dos 92,6% que os desconheciam caíram para
11,1%. Assim, pode-se afirmar que houve uma melhoria na conscientização dos
alunos em relação à ciência, à tecnologia e de algumas de suas conseqüências
sobre a sociedade.
Palavras-chave: Aprendizagem significativa, Ensino de física moderna no ensino
médio, CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade).
RODRIGUES, M. H. F. The introduction of modern physics in high school: a
metodologia proposal based at the focus in STS being aimed at significant learning.
2009. 104 f. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências e Matemática)–
Universidade Cruzeiro do Sul, São Paulo, 2009.
ABSTRACT
The actual research had the purpose of to present scientific concepts of Modern
Physics to High School by utilizing a methodology based on the significant learning.
The approach had strong influence by concepts of STS (Science, Technology, &
Society) and its applications as an intervention mechanism questing for a scientific
alphabetization. The research was realized with 27 students whom course the 2
nd
grade of the High School at a state school in Sao Paulo-SP. The initial stage
consisted in a diagnostic assessment of the previous conceptions of the students
regarding the definitions and applications of themes connected to Science,
Technology and in sequence Modern Physics through a questionnaire application.
From these conceptions, at the second stage, interventions actions had been
developed that privileged the approach of some topics of Modern Physics and its
interrelations. Among some relevant analyses, in relation of the initial and final
results, we notice that: the percentage of students who had not known any
application of Modern Physics passed from 74,1% to 3,7%; referring to know or not
the definition of semiconductor material was observed that the positive answers
given by the students moved from 14,8% to 92,6%; concerning the knowledge of the
students about the materials used in devices of high technology was verified that
from 92.6% that did not have knowledge had diminished to 11,1%. Moreover, one
can say that there was an improvement in the taking of consciousness by the
students in relation of science, technology, and some of its consequences on the
society.
Keywords: Significant learning, Teaching modern physics in the high school, STS
(Science, Technology, & Society).
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Mapa conceitual sobre a física na virada no séc. XIX ..................... 32
Figura 2 - Mapa conceitual dos criadores dos modelos atômicos ................. 34
Figura 3 - Posicionamento dos materiais ......................................................... 38
Figura 4 - Realização do experimento 1 ............................................................ 39
Figura 5 - Esquema do circuito elétrico para o cálculo da constante de
Planck ................................................................................................. .42
Figura 6 - Representação dos componentes do circuito elétrico ................... 42
Figura 7 - Legenda dos componentes do circuito elétrico .............................. 43
Figura 8 - Realização do experimento 2 ............................................................ 47
Figura 9 - Distribuição em relação aos diversos veículos utilizados pelos
alunos como canais para leitura no começo e término da
pesquisa .............................................................................................. 50
Figura 10- Gráfico apresentando a distribuição de freqüência onde os
assuntos de física são encontrados no cotidiano .......................... 51
Figura 11 - Opiniões pessoais dos alunos acerca da definição de tecnologia 53
Figura 12 - Relação entre tecnologia, prosperidade e geração de emprego ... 54
Figura 13 - Opinião dos alunos em relação à definição de ciência .................. 56
Figura 14- Opiniões em relação à definição de teorias científicas dadas
pelos alunos ....................................................................................... 57
Figura 15- Opinião dos alunos acerca do conhecimento ou não sobre
aplicações da física moderna ............................................................ 58
Figura 16- Resultados relativos aos dois questionários aplicados em
relação ao conhecimento dos alunos acerca dos materiais
utilizados em dispositivos de alta tecnologia................................. 59
Figura 17 - Opinião dos alunos referente ao conhecer ou não a definição de
materiais semicondutores ................................................................. 60
Figura 18 - Opinião dos alunos acerca se conhecem ou não o que é
supercondutividade ........................................................................... 60
Figura 19 - Como os alunos acreditam que se poderia observar um átomo ... 61
Quadro 1 - Tensões de LEDS ............................................................................... 45
Quadro 2 Valores de freqüências ...................................................................... 45
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Sexo....................................................................................................77
Tabela 2- Idade...................................................................................................77
Tabela 3- Uso da leitura.....................................................................................78
Tabela 4- Relação entre o cotidiano e a física.................................................78
Tabela 5- Definição de tecnologia....................................................................79
Tabela 6- Relação entre tecnologia, prosperidade e geração de emprego..79
Tabela 7- Definição de ciência..........................................................................80
Tabela 8- Definição de teorias científicas........................................................80
Tabela 9- Conhecimento sobre aplicações da física moderna......................81
Tabela 10- Materiais utilizados em dispositivos de alta tecnologia................81
Tabela 11- Definição de materiais semicondutores..........................................81
Tabela 12- Definição de supercondutividade....................................................82
Tabela 13- Visibilidade do átomo.......................................................................82
SUMÁRIO
CAPÍTULO I
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................... 12
1.1 Motivação .................................................................................................. 14
1.2 Objetivo ..................................................................................................... 14
CAPÍTULO II
2 BREVE EMBASAMENTO TEÓRICO ........................................................ 16
CAPÍTULO III
3 METODOLOGIA ........................................................................................ 21
3.1 Primeira etapa da pesquisa ..................................................................... 24
3.2 Segunda etapa da pesquisa: Intervenção .............................................. 24
3.2.1 A utilização de textos publicados em revistas de ensino ..................... 28
3.2.2 Histórico da Física na virada do século XIX ........................................... 31
3.2.3 Abordagem sobre os Modelos Atômicos ............................................... 32
3.2.4 Pesquisa sobre alguns cientistas. .......................................................... 34
3.2.5 Atividades experimentais ........................................................................ 36
3.2.5.1 Análise qualitativa dos espectros de luz ................................................ 37
3.2.5.2 Determinação da constante de Planck utilizando leds. ........................ 39
3.2.5.2.1 Procedimento experimental ..................................................................... 41
3.2.6 Materiais semicondutores e dispositivos eletrônicos .......................... 47
3.2.7 A evolução histórica da supercondutividade ........................................ 48
3.3 Terceira etapa da pesquisa: reaplicação do questionário .................... 48
CAPÍTULO IV
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................... 49
4.1 Análise comparativa do questionário ..................................................... 49
CAPÍTULO V
5 CONCLUSÕES .......................................................................................... 63
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 66
APÊNDICES ............................................................................................................. 73
ANEXOS ................................................................................................................... 93
12
CAPÍTULO I
1 INTRODUÇÃO
O conhecimento está naturalmente ligado à vida, fazendo parte da
existência humana. A ação de conhecer está presente simultaneamente nas
ações biológicas, cerebrais, espirituais, culturais, lingüísticas, sociais,
políticas e históricas, por isso, o ser condiciona o conhecer, que ao mesmo
tempo condiciona o ser (PETRAGLIA, 1995, p. 71).
Vive-se hoje em uma sociedade cada vez mais caracterizada pelo uso
intensivo do conhecimento relacionado principalmente à ciência e à tecnologia e,
para que o aluno possa ter uma melhor compreensão do mundo, torna-se
necessário incorporá-las, ciência e tecnologia, aos processos de ensino e
aprendizagem.
Certamente, a escola desempenha um papel de fundamental importância
nesse processo e, nestes últimos anos, observou-se mudanças significativas no
discurso sobre a educação, sobre o ensino e, particularmente, sobre o Ensino Médio
(KAWAMURA; HOSOUME, 2003, p. 22).
De acordo com as Orientações Educacionais Complementares aos
Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN+) (BRASIL, 2002, p. 11), em competências
gerais relativas à ciência e à tecnologia, espera-se que o aluno possa reconhecer e
avaliar o desenvolvimento tecnológico contemporâneo, suas relações com as
ciências, seu papel em relação ao meio ambiente, sua presença no cotidiano e seus
impactos na vida social. Segundo Cachapuz (2005, p. 20), “a participação dos
cidadãos na tomada de decisões é hoje uma garantia de aplicação do princípio de
precaução, que se apóia numa crescente sensibilidade social face às implicações do
desenvolvimento tecno-científico”. Sendo assim, em se tratando particularmente da
disciplina Física, a compreensão do aluno deve estar ligada a um contexto mais
amplo, em que o mesmo possa buscar compreensões e respostas baseadas na
ciência e na tecnologia atual, porém considerando em sua análise as diversas
implicações sociais e ambientais que este processo demanda.
13
Nesse sentido, o objetivo da escola no Ensino Médio deve estar voltado
para a formação de cidadãos, independente de sua escolaridade futura, “pois educar
é mais do que ensinar conhecimentos: é promover o desenvolvimento dos cidadãos,
é possibilitar a construção de uma ética, é expor os valores em que acreditamos e
discuti-los” (KAWAMURA; HOSOUME, 2003, p. 23).
Percebe-se, portanto, que as novas orientações sinalizam um novo
horizonte para a educação, capaz de inserir os jovens em um mundo globalizado.
Nesse processo, os aspectos cognitivos, afetivos, competências diversas e senso
crítico passam a constituir ingredientes de uma formação que deve estar apoiada na
consolidação da alfabetização científica, capaz de oferecer aos indivíduos suporte
para o exercício de uma cidadania mais plena (CAVALCANTE, 1999; KRASILCHIK;
MARANDINO, 2004).
Considerando esse movimento de renovação da educação, este trabalho
foi apresentado e desenvolvido acreditando-se na inserção da Física Moderna no
Ensino Médio como enriquecimento da prática pedagógica, na criação de alicerces
para uma compreensão mais abrangente e dinâmica da Física, tendo por base a
busca de uma contextualização efetiva a partir de situações cotidianas vividas pelos
estudantes (CAVALCANTE; BENEDETTO, 1999, p. 437).
É considerada premente a necessidade de se encontrar formas
alternativas de ensino e de propiciar ao aluno maior motivação para aprender os
conceitos abordados, de tal forma que ele possa compreender o processo de
construção histórica do conhecimento científico, apresentando as interações deste
com a tecnologia e com o meio social.
Diante disso, dentre as diversas ações pedagógicas, este trabalho teve
como ponto de partida o tema estruturador “Matéria e Radiação” explicitado no
PCN+.
Por outro lado, a estratégia pedagógica foi sustentada na teoria de
aprendizagem desenvolvida por David Ausubel, no qual propõe que os
conhecimentos prévios dos alunos sejam valorizados, para que possam construir
estruturas mentais que permitam incorporar outros conhecimentos, caracterizando,
14
assim, uma aprendizagem prazerosa e eficaz baseada na aprendizagem significativa
(PELIZZARI et al., 2002, p. 37).
1.1 Motivação
Nos últimos anos observa-se um constante desinteresse dos alunos em
aprender Física. Percebem-se poucas mudanças no espaço escolar que atentem a
um ensino de Física que resgate no aluno a competência investigativa, o espírito
questionador, e o desejo de conhecer o mundo que habita (BRASIL, 1999, p. 53).
Nesse sentido, optou-se por avaliar os diferentes aspectos da
metodologia de ensino baseada na utilização de diversas ações pedagógicas, como
o uso de textos de divulgação científica, o uso de mapas conceituais e de livros
paradidáticos e a utilização de atividades experimentais em que se abordam
questões relacionadas ao tema estruturador “Matéria e Radiação” (BRASIL, 2002), a
história da Física, a ciência e suas aplicações tecnológicas.
1.2 Objetivo
A finalidade desta pesquisa em seu foco principal foi analisar a promoção
da aprendizagem de alguns conceitos ligados à Física Moderna e suas aplicações,
abordados nas ações interventoras e relacionados ao cotidiano dos estudantes,
tendo como enfoque a aprendizagem significativa (AUSUBEL et al., 1980;
MOREIRA; MASINI, 1982; MOREIRA, 1999) no processo de construção do
conhecimento e no crescimento do senso crítico.
Outra preocupação que se teve foi a de chamar a atenção dos alunos
para a importância da Física, dentre várias atribuições, para a investigação dos
mistérios do mundo submicroscópico das partículas que compõem a matéria e de
sua importância tecnológica na produção de novos materiais e respectivas
utilizações destinadas ao conforto e funcionalidade das atividades pertinentes à
sociedade.
Neste contexto, o que se seguirá nesta dissertação será dividido da
seguinte forma:
15
No capítulo 2 serão abordados de forma sucinta os trabalhos dos
principais autores, construtores de teorias de aprendizagem, os quais esta pesquisa
está fundamentada.
No capítulo 3 serão apresentados onde e como foi desenvolvida a
pesquisa, a qual se subdividiu em três etapas: aplicação do questionário, ações
interventoras e reaplicação do questionário.
No capítulo 4 serão discutidos os resultados obtidos na pesquisa e as
análises serão feitas baseadas principalmente em gráficos.
Finalmente, no último capítulo as conclusões serão apresentadas.
16
CAPÍTULO II
2 BREVE EMBASAMENTO TEÓRICO
A rápida evolução da ciência moderna e contemporânea, a conseqüente
emanação tecnológica presente no mundo atual e a superação de novos desafios
educacionais advindos com este cenário conduziram à idéia da introdução de alguns
tópicos de Física Moderna no Ensino Médio, mediante a abordagem da
Aprendizagem Significativa, a fim de tentar estimular uma ação reflexiva na escola
diante do progresso científico e tecnológico (AUSUBEL et al., 1980; MOREIRA;
MASINI, 1982; MOREIRA, 1999).
Segundo Sacristan (2000, p. 37), é impossível refletir sobre o futuro sem
se referir ao passado e ao presente, já que a partir desses alicerces são construídas
as linhas mestras daquilo que está por vir. Nesse contexto a formação do indivíduo
indubitavelmente passa pela educação escolar (FARIA, 2008, p. 19), sendo
relevante destacar o que afirma Rios acerca de alguns problemas presentes no
momento atual:
A globalização talvez seja o fenômeno mais apontado quando se menciona
o mundo contemporâneo, que requer, para evitar a massificação e a
homogeneidade redutora, o esforço de distinguir para unir, a percepção
clara de diferenças e desigualdades e, no que diz respeito ao ensino, o
reconhecimento de que é necessário um trabalho interdisciplinar (RIOS,
2003, p. 43).
É por intermédio do gesto de ensinar que o professor, na relação com os
alunos, proporciona a eles, num exercício de mediação, o encontro com a realidade,
considerando o saber que já possuem e procurando articular e inserir novos
saberes. Considera-se também o ensino como “uma prática social específica, que se
dá no interior de um processo de educação cuja função é criar e recriar o
conhecimento e a cultura” (RIOS, 2003, p. 52).
Faz-se necessário que o professor reflita sobre as suas ações no papel
de educador e facilitador da aprendizagem, identificando a estrutura conceitual do
assunto a ser ensinado, e organizando-o a partir de conceitos mais inclusivos para
os mais específicos (OLIVEIRA, 2007, p. 11).
17
Além disso, para a maioria dos educadores há uma grande preocupação
acerca dos problemas que afetam o processo de ensino e aprendizagem, sendo que
entre as várias questões levantadas uma das que mais merece atenção “não é como
se ensina, mas sim como o indivíduo aprende” (OLIVEIRA, 2007, p. 8).
Então, para se avançar acredita-se que é relevante apresentar uma Física
contextualizada e integrada na vida do aluno, que não só explique os conceitos
relacionados à Física Clássica, mas também os conceitos da Física Moderna, que
fazem parte de sua vida por meio de aplicações como: os telefones celulares, os
computadores e os exames de ressonância magnética nuclear, citando alguns
exemplos. Essa nova abordagem se justifica na medida em que verifica na
sociedade atual uma influência cada vez maior da tecnologia, exigindo, para sua
compreensão, habilidades e atitudes que precisam ser aprendidas na escola
(PIETROCOLA, 2005, p. 15).
Neste contexto, o trabalho tem alguns elementos da teoria do cognitivista
David Ausubel e, como tal, segundo Moreira e Masini (1982, p. 3), “propõe uma
explicação teórica do processo de aprendizagem segundo um ponto de vista
cognitivista”.
A cognição é o processo pelo qual o indivíduo estabelece relações,
atribuindo significados à realidade que o cerca. Partindo destes significados,
constrói-se a estrutura cognitiva em que se formam os primeiros conceitos,
denominados pontos de ancoragem, dos quais derivam novos significados
(MOREIRA; MASINI, 1982, p. 3).
Os conceitos âncoras ou pontos de ancoragem passam a ser chamados
de conceitos subsunçores, ou simplesmente subsunçores, dos quais se parte para
construir novos conhecimentos (MOREIRA; MASINI, 1982). Portanto o subsunçor é -
segundo Moreira (1999, p. 11) - “um conceito, uma idéia, uma proposição já
existente na estrutura cognitiva, capaz de servir de ancoradouro a uma nova
informação de modo que esta adquira significado para o aprendiz”.
A esse processo de associação de informações inter-relacionadas
denomina-se - segundo Ausubel – Aprendizagem Significativa, podendo-se então
dizer que esta ocorre quando um novo conhecimento relaciona-se de maneira
18
substantiva e não arbitrária às informações previamente existentes na estrutura
cognitiva do aluno. Nesse processo, a nova informação interage com uma estrutura
de conhecimento específica, a qual se denominou de conceito subsunçor, existente
na estrutura do aprendiz (AUSUBEL et al., 1980; MOREIRA; MASINI, 1982;
MOREIRA, 1999).
Segundo Ausubel, a aprendizagem pode ocorrer de duas maneiras: 1)
mecanicamente, mediante a repetição de conceitos, ou 2) significativamente, como
uma rede de conceitos organizados de modo hierárquico de acordo com o grau de
abstração e de generalização (PELIZZARI et al., 2002, p. 38), o que se espera que
ocorra por meio do conjunto de atividades que compõem a metodologia de ensino
proposta.
A aprendizagem mecânica é sugerida quando não existirem na estrutura
cognitiva do aluno idéias-âncoras (subsunçor) que facilitam a conexão entre esta e a
nova informação ou quando não existirem quaisquer idéias prévias que possibilitem
fazer essa ancoragem (AUSUBEL; NOVAK; HANESIAN, 1980). Contudo,
posteriormente, esta aprendizagem mecânica poderá se transformar, segundo
Ausubel, em significativa. Para isso, recomenda-se a utilização de organizadores
prévios, isto é, materiais introdutórios para intencionalmente manipular a estrutura
cognitiva do indivíduo de forma a ancorar a nova aprendizagem, desenvolver ou
organizar os subsunçores, servindo de ligação entre o que o aluno já sabe e o que
ele precisa saber antes de aprender o conteúdo desejado (AUSUBEL; NOVAK;
HANESIAN, 1980).
De acordo com David Ausubel, o principal aspecto no processo educativo
é que a aprendizagem seja significativa. Para isto, é necessário que: o material a ser
assimilado seja potencialmente significativo, as novas informações devem ser
ancoradas nos conceitos relevantes e, estas devem despertar no aluno o interesse
em querer aprender (AUSUBEL; NOVAK; HANESIAN, 1980; MOREIRA, 1999).
Nesse contexto, Moreira define a aprendizagem significativa da seguinte forma:
[...] a aprendizagem significativa ocorre quando a nova informação ancora-
se em conhecimentos especificamente relevantes (subsunçores)
preexistentes na estrutura cognitiva. Ou seja, novas idéias, conceitos,
proposições relevantes e inclusivos estejam adequadamente claros e
disponíveis na estrutura cognitiva do indivíduo e funcionem, dessa forma,
como ponto de ancoragem para os primeiros (MOREIRA, 1999, p. 11).
19
Em resumo, segundo Araújo (2007, p. 31), a ocorrência da aprendizagem
significativa dependerá de um conjunto de tarefas fundamentais, que são:
a) Determinar os conceitos mais relevantes e organizá-los de forma
hierárquica, iniciando nos conceitos mais gerais para os mais específicos.
b) Identificar quais são os conceitos preexistentes relevantes à
aprendizagem do conteúdo a ser ensinado.
c) Diagnosticar os conhecimentos prévios do aluno em relação aos novos
conteúdos de aprendizagem.
d) Facilitar a aprendizagem utilizando recursos potencialmente
significativos, tais como livros paradidáticos e atividades experimentais.
A Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDB, n. 9394/96)
representa um divisor na construção da identidade da educação básica brasileira. E
mediante esta, dois aspectos merecem destaque, sendo estes: as finalidades
atribuídas ao Ensino Médio (Artigo 35), e a proposta de uma organização curricular
com base nacional comum (Artigo 26).
Tendo como base a LDB/96 e os quatro pilares apontados pela UNESCO
como eixos estruturais da educação na sociedade atual, que são: aprender a
conhecer, aprender a fazer, aprender a viver juntos e aprender a ser (DELORS,
2001, p. 90), esta proposta foi organizada como Parâmetros Curriculares Nacionais
para o Ensino Médio (BRASIL, 1999) e como tal procurou organizar as áreas de
conhecimento, orientar a educação à promoção de competências e habilidades que
priorizem o desenvolvimento da capacidade de comunicação, a investigação e a
compreensão, bem como a contextualização sócio-cultural.
Em relação às três áreas de conhecimentos: Linguagens, códigos e suas
tecnologias; Ciências humanas e suas tecnologias e Ciências da natureza,
matemática e suas tecnologias, é nesta última que estão contidas as disciplinas de
Biologia, Física, Química e Matemática, cujos objetivos priorizam os
questionamentos nos processos naturais e tecnológicos, o desenvolvimento do
raciocínio e a aprendizagem, e a utilização da ciência como elemento de
interpretação e intervenção (BRASIL, 1999).
20
Em cada disciplina, são destacadas apenas as competências e as
habilidades, e com o intuito de nortear a elaboração de estratégias a serem
desenvolvidas pelo professor e concretizar as propostas apresentadas nos PCN, em
2002 foram apresentadas as Orientações Educacionais Complementares aos
Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN+).
A organização das habilidades e competências apontadas nos PCN+,
juntamente com os conhecimentos a serem trabalhados no ensino de Física, deu-se
a partir de seis temas estruturadores. São eles: Movimentos: variações e
conservações; Calor, ambiente, fontes e usos de energia; Equipamentos
eletromagnéticos e telecomunicações; Som, imagem e informação; Matéria e
radiação; Universo, Terra e vida. Nesse sentido, fez-se necessária a abordagem de
alguns tópicos da Física Moderna nas aulas de Física, visando permitir aos alunos
uma compreensão mais abrangente sobre a constituição da matéria, um contato
com diferentes e novos materiais presentes nos utensílios tecnológicos, uma visão
mais geral de mundo e um maior interesse pela disciplina. Além disso, o tema
possibilitou uma abordagem histórica e cultural, sendo possível através dele o
desenvolvimento de uma série de competências e habilidades sugeridas nos PCN.
Em relação ao ambiente escolar, a qualidade da educação ganha
importância redobrada, pois a relevância e a pertinência das aprendizagens
escolares são decisivas na inserção do aluno no mundo que o cerca (SÃO PAULO,
2008, p. 10).
A seguir, no próximo capítulo será apresentada a metodologia empregada
na pesquisa com todos os principais detalhes de sua aplicação, envolvendo o
processo de coleta de dados e outras informações relevantes.
21
CAPÍTULO III
3 METODOLOGIA
Esta pesquisa foi desenvolvida na Escola Estadual Professor Sérgio da
Silva Nobreza, localizada na zona leste da cidade de São Paulo, a qual atende
alunos da 5ª a 8ª séries do Ensino Fundamental e da 1ª a 3ª séries do Ensino Médio.
Em 2007, a escola contava com cerca de 1800 alunos, sendo 700 no período
matutino, 680 no vespertino e 420 no noturno. Do total de alunos do período
matutino, 550 estavam cursando o Ensino Médio e 150 o Ensino Fundamental, na
modalidade regular.
A escola se situa em uma região urbana, de fácil acesso, e em seu
espaço físico há um laboratório de informática, com cinco micro-computadores, uma
biblioteca, uma sala de vídeo e duas quadras para a prática esportiva. A maioria dos
alunos reside nas vizinhanças da escola, pertencem a famílias de classe média
baixa e grande parte que cursa o Ensino Médio trabalha na área comercial.
O público-alvo escalado para esta pesquisa foi o dos alunos do 2º ano,
turma A, do Ensino Médio, período matutino, com carga horária semanal na
disciplina de Física de duas aulas, com o tempo de 50 minutos para cada aula. Esta
turma deste período foi a única possível em decorrência do fato de a professora-
pesquisadora ministrar aulas de Física apenas para esta sala.
A turma possui 40 alunos matriculados, cuja faixa etária está entre 15 e
17 anos, sendo que 63% correspondem ao sexo feminino e 37% masculino
(Apêndice B). A pesquisa realizou-se entre os meses de abril e novembro de 2007.
Antes de introduzir a pesquisa em sala de aula, a professora-
pesquisadora entrou em contato com a direção da escola e solicitou autorização
para que a mesma fosse realizada.
Após a autorização, os alunos foram informados e conscientizados acerca
da pesquisa. Houve comentários por parte da professora sobre a relevância quanto
à leitura e à inserção de alguns tópicos de Física Moderna no Ensino Médio, dentre
22
eles, o reconhecimento da Física como um empreendimento humano, o contato dos
alunos com as idéias revolucionárias que mudaram a Ciência do século XX e a
necessidade de formação de um cidadão que possui capacidade de intervenção na
realidade em que está imerso (PENA, 2006, p. 1).
Realizou-se a pesquisa em três etapas. Na primeira etapa foi aplicado um
questionário (Apêndice A), entregue durante a aula de Física e recolhido no mesmo
dia pela professora-pesquisadora.
No sentido de contemplar os vários aspectos relevantes nesta pesquisa, o
questionário (Apêndice A) foi estruturado de modo a conter algumas categorias.
Para obter o perfil de cada aluno foram feitas perguntas pessoais quanto ao sexo e a
idade, embora esta parte do questionário tenha ficada separada da análise
concernente ao foco principal da pesquisa.
A estruturação do questionário levou em conta as seguintes categorias:
a) Perguntas pessoais, quanto ao sexo e idade com o objetivo de realizar
comparações sobre a composição da turma e a faixa etária;
b) Levantamento de dados em relação ao hábito da leitura, em que se
buscou averiguar, primeiramente, se os alunos lêem, e se o fazem, o que têm como
referências;
c) Questões envolvendo relações entre conhecimentos científicos e
tecnológicos e suas conexões com a realidade vivenciada pelos estudantes.
Exemplos: Quais são os conteúdos de Física em que o aluno faz conexão com seu
cotidiano? Quais são as tecnologias envolvidas em aparelhos utilizados por eles e
para quais finalidades?
d) Quest
ões para verificar as concepções que os alunos têm acerca da
ciência e de suas teorias, se as reconhece como empreendimento e construção
humana, de modo a poderem atuar conscientemente com vistas a assumir posições
críticas acerca de temas relacionados à ciência e à tecnologia (RODRIGUES;
VEIGA; ARAÚJO, 2009, p. 37). Exemplos: Qual é sua definição de ciência? O que
entende por “teorias científicas” e quais são suas aplicações?
23
e) Questões para averiguar as aplicações da Física Moderna, dispositivos
de alta tecnologia e definição de materiais semicondutores. Nesta categoria buscou-
se verificar qual era a opinião dos alunos acerca do conhecimento que detinham
sobre as aplicações da Física Moderna e dos materiais que são utilizados em
dispositivos de alta tecnologia.
O resultado da análise das concepções prévias dos alunos através das
respostas dadas às questões contidas no questionário propiciou o início da segunda
etapa, que consistiu na organização, no planejamento e no desenvolvimento das
ações interventoras, visando à introdução de alguns tópicos do ensino da Física
Moderna no currículo de Física da escola em questão, tendo como foco a busca de
novas estratégias educacionais que possibilitem ao aluno uma aprendizagem
significativa.
A terceira etapa consistiu na reaplicação do questionário da etapa inicial
(Apêndice A), que visou investigar a aprendizagem, as possíveis aquisições de
mudanças conceituais dos alunos e a promoção da cidadania em decorrência do
crescimento do senso crítico acerca dos temas relacionados à ciência e à
tecnologia. Segundo Santos (2005, p. 142), “a cidadania é um conceito em
construção historicamente situado e sempre constituiu um eixo central da filosofia
política ocidental”.
No contexto de uma cidadania pós-moderna, Santos (2005, p. 141) diz
que:
A “nova” cidadania propõe-se alargar o conteúdo das liberdades
fundamentais para responder a necessidades presentes e futuras,
relacionadas com reivindicações transnacionais e planetárias urgentes.
Privilegiam direitos coletivos respeitáveis e diferenciações indispensáveis.
Ao procurar diluir uma política de homogeneidade cívica, apela ao direito a
uma diversidade que se correlaciona, estreitamente, com a valorização de
uma inter-multiculturalidade (SANTOS, 2005, p. 141).
Nesse sentido, é preciso que os cidadãos sejam capazes de aprender a
conviver com os diferentes, em um ambiente em que se manifestam diversidades,
participar das decisões que afetam suas vidas, tendo consciência da importância de
sua função no aperfeiçoamento individual e das relações sociais (KRASILCHIK e
MARANDINO, 2004).
24
3.1 Primeira etapa da pesquisa
A melhoria da qualidade do ensino de Física, segundo Araújo (2007, p.
55), tem sido uma preocupação de pesquisadores e professores e, nesse sentido,
muitos buscam referenciais teóricos que privilegiam um aprendizado significativo em
um processo contínuo e progressivo. Então, no intuito de considerar os saberes que
os alunos já possuíam, foi aplicado o questionário que está no apêndice A.
No dia da aplicação estavam presentes em sala de aula 27 alunos, que se
dispuseram a respondê-lo individualmente. O questionário possui treze questões,
fechadas e semi-abertas, que procuram verificar quais são os conhecimentos
prévios dos alunos sobre a Física, a Ciência, a Tecnologia e suas interligações, bem
como alguns de seus impactos na sociedade.
3.2 Segunda etapa da pesquisa: Intervenção
Nesta segunda etapa levou-se em consideração a pesquisa-ação que
consiste em produzir conhecimento na ação e pela ação, de forma não trivial,
incorporando nesta um caráter investigativo que envolva situações
problematizadoras capazes de produzir conhecimento sobre os participantes,
permitindo pensar e repensar as ações (THIOLLENT, 2004, p. 15).
Entre as diversas definições possíveis sobre a pesquisa-ação, Michel
Thiollent (2004) a define como:
[...] um tipo de pesquisa social com base empírica que é concebida e
realizada em estreita associação com uma ação ou com a resolução de um
problema coletivo e no qual os pesquisadores e os participantes
representativos da situação ou do problema estão envolvidos de modo
cooperativo ou participativo (THIOLLENT, 2004, p. 14).
Apesar da pesquisa-ação ser alvo de críticas, pois tende a ser vista em
certos meios como desprovida da objetividade que deve caracterizar os
procedimentos científicos, esta vem sendo reconhecida como útil, sobretudo por
pesquisadores identificados por ideologias “reformistas” e “participativas” (GIL, 2002;
THIOLLENT, 2004).
Ao n
ível das definições, Thiollent (2004) considera que toda pesquisa-
ação é do tipo participativo, ou seja, considera necessária a participação das
25
pessoas implicadas nos problemas investigados. Nesse sentido, a participação dos
pesquisadores é essencial na resolução dos problemas encontrados pois
desempenham um papel ativo na própria realidade dos fatos observados.
Cabe ressaltar que a pesquisa-ação está voltada para situações
concretas na qual os pesquisadores intervêm conscientemente e racionalmente. Na
educação, a utilização da metodologia pesquisa-ação pode ser de grande
importância, pois propicia a construção ou reconstrução do conhecimento.
Nesta perspectiva, Thiollent (2004) considera que:
[...] é necessário definir com precisão, de um lado, qual é a ação, quais são
os seus agentes, seus objetivos e obstáculos e, por outro lado, qual é a
exigência de conhecimento a ser produzido em função dos problemas
encontrados na ação ou entre os atores da situação (THIOLLENT, 2004, p.
16).
Seguindo essa linha, procurou-se abordar alguns tópicos que
contemplassem a história e o desenvolvimento da Física do século XX, tendo por
finalidade despertar nos alunos o interesse por essa ciência.
Considerando o contexto da vivência diária dos alunos, a obtenção de
uma motivação maior para estudar fenômenos que estão diretamente associados a
aparelhos de alta tecnologia de seu dia-a-dia permite reunir condições para uma
melhor compreensão do conhecimento relativo ao mundo real, tornando estes
alunos mais reflexivos e conscientes.
Segundo Gil (2002, p. 143), o planejamento da pesquisa-ação difere
significativamente dos outros tipos de pesquisa, não apenas em virtude de sua
flexibilidade e dos aspectos concernentes à pesquisa propriamente dita, mas
também porque envolve a ação do pesquisador e do grupo interessado, tornando
difícil apresentar um planejamento com base em fases ordenadas temporalmente.
Assim, o que se pode, à medida que se faz o planejamento, é apresentar alguns
conjuntos de ações que podem ser consideradas como etapas da pesquisa-ação
(GIL, 2002).
Nesse sentido, o planejamento, a organiza
ção e o desenvolvimento das
ações interventoras deste trabalho se deram a partir de uma análise feita sobre as
26
concepções dos alunos avaliadas por intermédio das respostas obtidas no
questionário.
Foram inseridas as seguintes ações: o uso da leitura, um estudo histórico
da Física na virada do século XIX e a inserção de alguns tópicos da Física Moderna
no currículo da disciplina de Física.
Mediante estas ações foram abordados os seguintes conteúdos: a
educação ambiental, fontes de energias renováveis, os modelos atômicos, a óptica
ondulatória, a dualidade onda-partícula, alguns aspectos conceituais da Física
Moderna, materiais semicondutores e dispositivos microeletrônicos.
Para isso, utilizou-se dos seguintes materiais: textos de divulgação
científica, livros didáticos e paradidáticos e kits para o desenvolvimento de
atividades experimentais.
O uso dos materiais descritos acima foi necessário na busca por
alternativas de aprimoramento na qualidade de ensino e, principalmente, pela
inserção de tópicos de Física Moderna no currículo da disciplina de Física,
procurando proporcionar uma aprendizagem significativa dos conceitos físicos, a fim
de que o aluno atingisse a compreensão e apropriação destes.
Segundo Benjamin e Teixeira (2001, p. 81), os livros paradidáticos - além
de oferecerem abordagens mais objetivas, claras e contextualizadas - promovem
discussões, permitindo ao aluno: criar o hábito de leitura; trabalhar em grupo;
interpretar fenômenos físicos; relacionar e refletir sobre a ciência, a tecnologia e
suas implicações na sociedade.
Partindo do princípio de que a utilização de textos de divulgação científica
em sala de aula pode contribuir para o processo de ensino-aprendizagem,
particularmente em Física, estes foram abordados no intuito de proporcionar ao
aluno o contato com diferentes linguagens e motivá-lo a querer aprender e a
compreender melhor o desenvolvimento de conceitos envolvidos nas teorias
científicas e nas suas ligações com a tecnologia e com o meio social.
O que se observa nos últimos tempos é que a utilização de textos de
divulgação científica em sala de aula tem sido amplamente discutida (ALMEIDA,
27
1993; SILVA e KAWAMURA, 2001; ARAÚJO e SANTOS, 2006) tendo em vista a
sua importância e até mesmo necessidade, já que enriquece e melhora o processo
de aprendizagem dos alunos.
Durante o período da pesquisa foram realizadas duas experiências, tendo
em vista que a função do experimento é testar uma teoria, de maneira que, se
preciso for, esta seja reconstruída de forma a descrever a realidade tão
proximamente quanto possível (ARRUDA; LABURÚ, 2002, p. 59). Acredita-se que a
utilização de um experimento no ambiente escolar desperta no aluno a curiosidade e
o interesse pelo mundo científico.
As experiências executadas pelos alunos foram as que seguem:
a) Análise qualitativa dos espectros de luz;
b) Determinação da constante de Planck utilizando leds.
É importante ressaltar que a utilização desses materiais estabeleceu uma
relação dialógica e participativa entre aluno-aluno e aluno-professora em sala de
aula, superando com isso o discurso autoritário e unilateral que geralmente o
professor apresenta em sua prática docente.
Por fim, buscou-se vincular esta pesquisa a um dos temas estruturadores
para o Ensino de Física, Matéria e Radiação, que está contido nas Orientações
Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN+,
2002) para o Ensino Médio.
Na continuidade da elaboração do trabalho foram utilizados alguns
autores e suas obras, a saber:
a) David Halliday et al., Fundamentos de Física 4: Ótica e Física Moderna,
como fonte de estudo e pesquisa no que se refere aos seguintes conteúdos: Óptica
geométrica, Interferência, Difração, Modelos atômicos, Condução de eletricidade nos
sólidos e Física Quântica;
28
b) Robert Eisberg e Robert Resnick, Física Quântica: Átomos, Moléculas,
Sólidos, Núcleos e Partículas, também como fonte de estudo e pesquisa no que se
refere aos seguintes conteúdos: Radiação térmica, Postulado de Planck e Fótons;
c) Alberto Gaspar, Física: volume único e o volume 3 da coleção, no
levantamento dos conhecimentos e na aplicação em sala de aula dos seguintes
conteúdos: Óptica ondulatória, a dualidade onda-partícula, a óptica e os fótons, o
nascimento da mecânica quântica e os semicondutores;
d) Dulcidio Braz Júnior, Física Moderna: tópicos para o ensino médio;
através deste livro pôde-se obter os conteúdos ligados ao histórico da Física na
virada do século XIX para o século XX, a Física Moderna e a descrição de alguns
modelos atômicos;
e) José Alves da Silva et al. no Projeto Escola e Cidadania (PEC) em que
dois livros paradidáticos são apresentados, sendo estes: A matéria-prima da matéria
e O nascimento da Física quântica. Por intermédio destes abordou-se a evolução
histórica dos diversos modelos atômicos e a Física quântica através de sua história;
f) Cristiane R. C. Tavolaro e Marisa Almeida Cavalcante, Física Moderna
Experimental. Este livro serviu como base na elaboração das duas atividades
experimentais desenvolvidas neste trabalho de pesquisa.
Além do conjunto de livros acima, o livro de Alberto Gaspar, os conteúdos
abordados nos livros didáticos de Dulcidio Braz Júnior e de José Alves da Silva
também foram utilizados em sala de aula junto aos alunos.
3.2.1 A utilização de textos publicados em revistas de ensino
Em decorrência dos resultados que apareceram como respostas ao
questionário (Apêndice A) e considerando a necessidade de encontrar formas
alternativas de ensino, procurou-se intervir no ambiente escolar inserindo a leitura de
textos alternativos e de caráter científico no processo pedagógico. Sobre a leitura e
o ensino de Física, Assis e Teixeira (2003) afirmam que:
29
A criação do hábito de leitura nas escolas é fundamental, tanto para um
aprimoramento das atividades pedagógicas utilizadas pelo professor, como
para a formação do aluno, motivando-o a refletir, criar, imaginar e entender
melhor os conceitos científicos (ASSIS; TEIXEIRA, 2003, p. 1).
Nesse sentido, alguns textos foram apresentados e propostos pela
professora-pesquisadora. Estes, em sua maioria, priorizam diversos aspectos
relacionados com a Ciência, a Tecnologia, a Sociedade (CTS) e a Educação
Ambiental, visando propiciar ao aluno maior motivação para aprender os conceitos
abordados, compreender o processo de construção histórica do conhecimento
científico e perceber as interações deste com a tecnologia e com o meio em que vive
(RODRIGUES; VEIGA; ARAÚJO, 2009).
Entre os textos escolhidos, nove pertencem aos Anais do III Seminário
Ibérico de CTS no Ensino das Ciências: Perspectivas Ciência – Tecnologia –
Sociedade na Inovação da Educação em Ciência, possibilitando ao aluno
estabelecer um primeiro contato com a literatura produzida por pesquisadores
acadêmicos. Os textos escolhidos foram:
a) A educação ambiental na representação dos alunos de ensino médio.
Descompassos entre a proposta e a prática de ensino (SILVA; FONSECA, 2004);
b) Condições de implantação de parques de energias renováveis para
uma proposta de abordagem CTS (NAVE; PAIXÃO, 2004);
c) CTS na produção de materiais didáticos: o caso de projeto brasileiro
“Instrumentação para o ensino interdisciplinar das Ciências da Natureza e da
Matemática” (FREITAS; SANTOS, 2004);
d) CTS no ensino de ciências: sua relação com a formação docente e as
práticas educativas (MACIEL, 2004);
e) Elaboração de uma proposta interdisciplinar para a introdução de
Física Moderna no Ensino Médio (VIEIRA; CARVALHO, 2004);
f) O enfoque ciência, tecnologia e sociedade e a aprendizagem centrada
em eventos (CRUZ; ZYLBERSZTAJN, 2005);
30
g) Os incêndios florestais no estudo da Química da atmosfera terrestre
(SIMÕES; PAIXÃO, 2004);
h) Plásticos e o meio Ambiente: da síntese à reciclagem – Abordagens
CTSA no ensino da Química (PEREIRA; COSTA, 2004);
i) (Re) Pensando a educação científica – problemáticas do lixo e o ensino
das ciências (PEDROSA et al, 2004);
j) Uma experiência interdisciplinar entre a Biologia e a Física numa
perspectiva CTS (MACEDO et al., 2004);
k) O ensino de uma Nova Física e o exercício da cidadania
(CAVALCANTE, 1999).
Os textos a, b, g, h, i e j abordam e buscam promover reflexões que
envolvem a educação ambiental, fontes e formas de energias renováveis e
reciclagem, possibilitando ao aluno analisar e ampliar a sua conscientização sobre a
necessidade de preservação do meio ambiente. Por outro lado, os artigos c, d, e, f e
k enfatizam verificar as relações entre CTS, envolvendo as necessidades e
dificuldades de formação e de exercício da profissão docente, entre outros aspectos.
Após a entrega dos textos, os alunos foram divididos em grupos, podendo
escolher os seus pares. A quantidade estipulada pela professora na formação dos
grupos foi de no mínimo dois e no máximo sete alunos por grupo, sendo que os
grupos maiores escolheram mais de um texto, que deveriam ser lidos, analisados e
discutidos. Ao todo foram formados oito grupos.
Os grupos apresentaram para os demais alunos seus textos em forma de
seminário e debate e, ao final de cada apresentação, o grupo entregou uma síntese
sobre o texto. O tempo previsto para cada apresentação foi de no máximo quinze
minutos e no mínimo dez.
Durante as discuss
ões, foram levantadas questões problematizadoras
com os alunos e mediadas pela professora-pesquisadora. Os alunos tinham total
liberdade em expor suas opiniões tendo como enfoque o enredo apresentado pelo
texto.
31
O debate e as discussões dos conteúdos abordados nos textos foram
realizados em seis aulas de 50 minutos cada ao longo de três semanas.
3.2.2 Histórico da Física na virada do século XIX
A história da Física na virada do século XIX para o século XX foi
apresentada como uma estratégia motivadora para a aprendizagem da Física,
permitindo apresentá-la como uma construção humana, que se destaca por ser uma
das ciências mais significativas dentre todas.
Segundo Maia e Murrie (2000, p. 21), o papel da Física no século XIX é o
mais destacado em relação às demais ciências, principalmente quando são
lembrados alguns dos mais importantes acontecimentos desse século: a bomba
atômica, a corrida espacial, a descoberta dos transistores e o desenvolvimento da
informática, eclodindo na era da globalização.
Entretanto é preocupante como o ensino de Física não tem acompanhado
o desenvolvimento científico e tecnológico e cada vez mais se distancia das
necessidades dos alunos no que diz respeito ao estudo de conhecimentos científicos
mais atuais (OLIVEIRA; VIANNA; GERBASSI, 2007, p. 447).
Assim, dentre os objetivos a serem alcançados no desenvolvimento deste
tópico destacam-se: promover uma visão crítica acerca de como era a Física ao final
do século XIX; abordar o surgimento e o desenvolvimento de alguns tópicos de
Física Moderna e enfocar a construção do conhecimento científico mediante o
estudo de fatos históricos presentes na Física.
Na busca por enfatizar mais as aplicações da teoria do que a teoria da
Física Moderna em si, a abordagem deste tópico feita pela professora-pesquisadora
priorizou uma ação interventora baseada na apresentação e discussão do tema por
meio de aulas expositivas, assumindo a posição de diálogo, utilizando mapas
conceituais como ferramenta educacional. As aulas expositivas foram duas, com a
elaboração de um mapa conceitual pela professora-pesquisadora, que teve como
referência em sua construção e em seu desenvolvimento conceitual o livro Física
Moderna: tópicos para o ensino médio, de Dulcidio Braz Junior (2002), com o intuito
32
de esclarecer as idéias-chave de como se encontrava o cenário teórico da Física na
virada do século XIX para o XX.
Para finalizar, foi proposto aos alunos um trabalho de pesquisa sobre “A
Física de diferentes épocas e a sua presença em nosso cotidiano” (anexo 3), em
que cada aluno individualmente entregou o seu para ser analisado e avaliado.
De acordo Novak e Gowin (1996, p. 31), os mapas conceituais servem
para tornar claro, tanto aos professores quanto para os alunos as idéias-chave em
que se devem focar para uma tarefa de aprendizagem específica. Nesse sentido,
tem-se a seguir o mapa conceitual:
Figura 1 - Mapa conceitual sobre a Física na virada no séc. XIX (JUNIOR, 2002).
3.2.3 Abordagem sobre os Modelos Atômicos
Este tópico foi desenvolvido com o propósito de utilizar os conceitos dos
modelos atômicos para explicar os fenômenos físicos e cotidianos e apresentar aos
alunos a importância do estudo da estrutura da matéria para o desenvolvimento da
produção de tecnologias de ponta.
33
Segundo Maia e Murrie (2000, p. 113), o estudo da evolução histórica da
concepção acerca da estrutura da matéria, desde os seus modelos primitivos até o
átomo da Física Moderna, busca mostrar ao aluno uma visão da produção e do
desenvolvimento científico, de modo que ele perceba a “provisoriedade do saber
científico” (MAIA; MURRIE, 2000, p. 113).
Nesta abordagem optou-se primeiramente por contextualizar o tema
utilizando o livro “A matéria-prima da matéria” (PINTO; SILVA; LEITE, 2000), que
apresenta uma evolução histórica dos diversos modelos da estrutura da matéria e
pertence ao Projeto Escola e Cidadania (PEC) da editora do Brasil.
Para desenvolver esta ação interventora, a classe foi dividida em seis
grupos, cada grupo continha no mínimo quatro e no máximo seis alunos. Foi
esclarecido aos alunos que a leitura seria obrigatória, cada grupo escolheria um
tópico do livro a ser estudado, estes seriam apresentados em forma de debates e
discussões e, ao final construiriam juntos um mapa conceitual contendo os criadores
dos modelos atômicos.
Foram utilizadas duas aulas para que os alunos formassem os seus
devidos grupos, escolhesse qual tópico o grupo apresentaria e também fossem
realizadas as leituras destes. Os debates, com duração máxima de 15 minutos, as
discussões e a construção do mapa conceitual aconteceram nas seis aulas
seguintes. Em todas as fases desta ação interventora houve a mediação da
professora-pesquisadora.
Ao terminar uma tarefa de aprendizagem, segundo Novak e Gowin (1996,
p. 31), podem-se utilizar os mapas conceituais para mostrar um resumo esquemático
do que foi aprendido. Neste intuito, os alunos elaboraram um mapa conceitual que
continha um resumo dos criadores dos modelos atômicos, com o objetivo de
apresentar a importância do estudo da estrutura da matéria e o seu desenvolvimento
como construção humana, conforme mostra a figura abaixo:
34
Figura 2 - Mapa conceitual dos criadores dos modelos atômicos.
3.2.4 Pesquisa sobre alguns cientistas
As tarefas, formalmente estruturadas como atividades de ensino e
aprendizagem dentro dos ambientes escolares, podem ser um bom recurso
de análise, à medida que certa seqüência de algumas delas constitui um
modelo metodológico, limitando o significado real de um projeto de
educação que pretendem algumas metas e que se guia por certas
finalidades (SACRISTÁN, 2000, p. 207).
Este tópico foi desenvolvido no intuito de utilizar as tarefas como ações
mediadoras dos processos de ensino e aprendizagem, como facilitadora na análise
do método educativo e como recurso organizador dos alunos.
A pesquisa sobre alguns cientistas visa desenvolver uma ação que
privilegie a participação ativa dos alunos e contribua para uma aprendizagem
significativa, possibilitando uma compreensão do processo de construção do
conhecimento científico.
35
Para desenvolver esta tarefa, a classe foi dividida em grupos, sendo que
cada grupo continha no mínimo dois alunos e no máximo cinco. Os grupos tiveram
um prazo de oito dias para realizarem esta pesquisa, podendo utilizar-se de
bibliotecas, internet, revistas ou qualquer outra fonte que pudesse responder sobre o
que estava proposto.
Os cientistas pesquisados pelos grupos foram: Richard Feynman, Niels
Bohr, Werner Karl Heisenberg, Louis de Broglie, Enrico Fermi, Albert Einstein, Ernest
Rutherford, Max Planck, Joseph Thomson, John Dalton, Paul Adrien Dirac.
Ao entregar os trabalhos sobre os cientistas pesquisados, cada grupo o
apresentou em forma escrita e de seminário, respondendo principalmente à seguinte
questão: Qual a importância do cientista pesquisado para a comunidade científica, e
quais as suas contribuições no meio acadêmico? Um exemplo é fornecido no anexo
1.
As apresentações realizadas pelos grupos feitas na forma de seminário
foram seguidas por debates. O tempo previsto para cada apresentação foi de no
máximo 20 minutos e durante este período abriu-se espaço para que os demais
alunos da turma pudessem se envolver com o tema abordado, momento em que a
professora atuou como mediadora. Ao todo foram formados oito grupos, sendo que
os maiores escolheram mais de um cientista. O tempo gasto em sala de aula para
realizar a apresentação deste tópico foram quatro aulas. Acerca das contribuições
dos seminários, Rodrigues, Veiga e Araújo (2009), afirmam que:
O seminário é uma técnica de ensino baseada no uso da exposição oral,
permitindo a discussão e o debate coletivo, sendo centrada na ação do
estudante sobre o objeto de aprendizagem, por meio de uma ação integrada
e colaborativa entre os integrantes dos grupos de alunos, estando vinculada
à realização de pesquisas que devem ser feitas sob a devida orientação do
professor, atuando como um organizador e facilitador da aprendizagem
(RODRIGUES; VEIGA; ARAÚJO, 2009, p. 37).
Dentre os diversos aspectos que merecem ser abordados e salientados
sobre as apresentações realizadas pelos grupos, pode-se considerar que o uso
destes textos que abordam a vida dos cientistas e outros recursos, deu margem a
ricas discussões, promovendo diálogos entre os alunos e entre os alunos e a
professora-mediadora e facilitou a compreensão do processo de construção do
36
conhecimento científico, salientando que este não pode ser considerado como um
produto acabado.
3.2.5 Atividades experimentais
De acordo com as Orientações Educacionais Complementares aos
Parâmetros Curriculares Nacionais (BRASIL, 2002, p. 81), “a experimentação é
indispensável ao longo de todo o processo de desenvolvimento das competências
em Física”, é um dos elementos que podem garantir a construção do conhecimento
pelo próprio aluno, desenvolvendo sua curiosidade e evitando a aquisição do
conhecimento científico como uma verdade estabelecida e inquestionável. Além
disso, enriquece a prática pedagógica, facilita a absorção dos conceitos físicos,
privilegia o fazer e o manusear e desperta a curiosidade sobre os conceitos
científicos e tecnológicos.
Foram realizadas duas experiências que permitiram abordar alguns
aspectos da Física Moderna, sendo que a primeira privilegiou os aspectos
qualitativos envolvidos no processo enquanto que a segunda enfatizou o aspecto
quantitativo. Estas foram utilizadas como estratégia de ensino a fim de minimizar as
dificuldades de aprendizado e de ensino de Física de modo significativo e
consistente (ARAÚJO; ABIB, 2003, p. 176).
As experiências realizadas tiveram como referência o livro Física Moderna
Experimental, escrito por Cristiane R. C. Tavolaro e Marisa Almeida Cavalcante
(2003), que fornece alguns subsídios de apoio pedagógico para inserir a Física
Moderna e Contemporânea no Ensino Médio por meio da experimentação. A obra
faz uso de uma linguagem formal-científica, reforça o aspecto humano da ciência e
torna a aprendizagem mais agradável e interessante.
Como j
á foram mencionados anteriormente e serão apresentados aqui
novamente apenas por comodidade de leitura, os experimentos realizados foram:
a) Análise qualitativa dos espectros de luz;
b) Determinação da constante de Planck utilizando leds.
37
3.2.5.1 Análise qualitativa dos espectros de luz
Esta atividade foi desenvolvida em duas etapas: teórica e prática. Na
parte teórica foram abordados conceitos sobre os fenômenos ondulatórios
(interferência e difração) e a dualidade onda-partícula. Estes conteúdos foram
desenvolvidos em sala de aula por meio de aulas expositivas, tendo como referência
o livro didático Física de Alberto Gaspar (2001). O tempo gasto para realizar esta
primeira etapa foi de três aulas.
Na realização do experimento foram utilizadas três aulas, pois havia
apenas um kit disponível. A turma foi dividida em seis grupos contendo no máximo
seis alunos. Cada grupo dispunha de aproximadamente 25 minutos para realizar a
atividade prática.
A investigação foi iniciada por meio da abordagem teórica e utilizou-se da
experimentação para verificar sua validação, pois se acredita que o enriquecimento
da prática pedagógica com experiências de fácil realização possa melhorar a
qualidade da didática e facilitar a comunicação de conceitos físicos (CAVALCANTE;
BENEDETTO, 1999, p. 437).
Este experimento consistiu inicialmente em incidir sobre um CD o feixe de
luz de uma lâmpada de filamento de uma lanterna. Em seguida, buscou-se ajustar a
posição de uma lente convergente de modo a projetar sobre uma tela o feixe
refletido devidamente focado, como se observa na figura abaixo referenciada no livro
Física Moderna Experimental (2003, p. 39):
38
Figura 3 - Posicionamento dos materiais (TAVOLARO e
CAVALCANTE, 2003, p. 39)
Os materiais utilizados foram: uma caixa de CD para apoio, um CD, uma
lanterna com filamento incandescente, uma lanterna fluorescente, uma tela de
projeção e filtros plásticos (acrílico) nas cores: vermelha, verde e violeta.
Na primeira montagem do experimento foi utilizada uma lanterna com
filamento incandescente. Nesta os alunos observaram o espectro contínuo da
radiação em forma de anéis (vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e
violeta) verificando que quanto maior o raio da circunferência maior o comprimento
de onda.
Em seguida introduziram o filtro vermelho entre a fonte de luz e o CD,
verificando que apenas o anel da cor vermelha refletia no anteparo. Assim puderam
concluir que apenas a radiação nesta faixa de comprimento de onda atingiu o CD,
pois o filtro absorveu os outros comprimentos de onda. O procedimento foi repetido
com os filtros verde e violeta.
Na segunda montagem do experimento foi utilizada a lanterna com
filamento fluorescente. Observou-se um espectro discreto em forma de círculos
concêntricos de três diferentes cores: violeta, verde e laranja. Essas cores são
características da fonte de luz utilizada, a lâmpada fluorescente de mercúrio (Hg)
(TAVOLARO; CAVALCANTE, 2003, p. 42).
39
Nesta segunda montagem, quando os alunos introduziram os filtros entre
a fonte de luz e o CD, eles observaram que a cor no anteparo era a mesma do filtro.
Apesar de a observação ficar limitada à qualidade dos materiais
utilizados, o objetivo do experimento foi alcançado, ou seja, os alunos puderam
verificar a diferença entre os espectros contínuo e discreto, a relação entre os raios
dos anéis com seus respectivos comprimentos de onda e os filtros permitiram a
observação das diferentes faixas de emissão.
Como exemplo, a figura 4 mostra a realização do experimento por um
dos grupos:
Figura 4 - Realização do experimento 1
3.2.5.2 Determinação da constante de Planck utilizando leds
Para a realização deste experimento optou-se primeiramente em
contextualizar o nascimento da Física Quântica utilizando como material de apoio
pedagógico o livro “O nascimento da Física Quântica” (PINTO; SILVA; LEITE, 2000)
pertencente ao PEC.
40
Este livro, segundo Maia e Murrie (2000, p. 12), enfoca a Física Quântica
sob um ponto de vista histórico, salientando alguns aspectos quantitativos em torno
do quais se fazem proposições de atividades do tipo hipertexto, as quais podem ou
não ser realizadas, dependendo dos interesses do grupo e do planejamento.
O livro “O nascimento da Física Quântica” apresenta a Física Quântica
como sendo a base da compreensão atual da estrutura do universo e, entre as suas
aplicações, cita: pesquisa de energias (a fusão do núcleo do átomo), a comunicação
óptica (fibras ópticas), os equipamentos (como os CDs), a revolução da informática
(semicondutores) e os fundamentos biológicos da vida (DNA, fotossíntese).
Para investigar alguns princípios da Física Quântica este livro parte das
seguintes questões: O que a Física Quântica é, afinal? Quando ela nasceu? Quem
são seus fundadores? Por que foi criada? Quais são seus princípios?
No detalhamento destas questões, numa linguagem acessível ao Ensino
Médio, o livro traz a transição histórica da Física Clássica para a Física Moderna e
seus colaboradores, a radiação do corpo negro e o nascimento da Física Quântica, o
postulado de Planck, o quantum elementar de luz de Einstein, o princípio da
incerteza de Heisenberg, o paradoxo do gato de Schrödinger e o princípio da
complementaridade de Bohr.
Para desenvolver esta ação interventora, todo o contexto e as atividades
citadas no livro foram desenvolvidas pelos alunos e mediadas pela professora-
pesquisadora no formato de discussões coletivas, com o intuito de propiciar uma
melhor compreensão sobre a Física e sua influência na sociedade atual, permitindo
com isto a identificação pelos alunos de algumas aplicações tecnológicas.
Após a contextualização, o experimento foi realizado utilizando a mesma
formação de grupo descrita anteriormente. Para a abordagem do contexto conceitual
foram necessárias seis aulas e para a experimentação cada grupo necessitou de
duas aulas, totalizando quatorze aulas realizadas durante quatro semanas. Cabe
ressaltar que dentre as quatorze aulas, seis foram realizadas fora do horário da aula
de Física na escola, fazendo-se uso de aulas suplementares no horário de outras
disciplinas.
41
Para realizar o experimento a professora-pesquisadora providenciou um
kit que continha os seguintes materiais: dois multímetros digitais, um circuito elétrico
contendo um potenciômetro, uma chave (liga/desliga), quatro leds nas cores azul,
amarelo, verde e vermelho, fios de ligação, jacarés e uma barra.
Durante a experimentação, cada aluno que compunha o grupo tinha o
procedimento experimental a ser seguido, sendo este descrito a seguir.
3.2.5.2.1 Procedimento experimental
Em 14 de dezembro de 1900, Max Planck apresentou um artigo “Sobre a
Teoria da Lei de Distribuição de Energia do Espectro Normal” em uma reunião da
Sociedade Alemã de Física. A data dessa apresentação é considerada a do
nascimento da física quântica (EISBERG; RESNICK, 1986, p. 19).
A Física Quântica é uma teoria mais geral que a Física Clássica para a
classe dos fenômenos que possuem análogos clássicos. Porém, há fenômenos
quânticos que não possuem contrapartida clássica e são chamados de fenômenos
genuinamente quânticos. A Física Quântica estende o campo de aplicações das leis
da Física a regiões de pequenas dimensões, porém nem todo fenômeno quântico é
microscópico. Assim, o que realmente diferencia um fenômeno quântico de um
fenômeno clássico é o fato de uma constante, conhecida como constante de Planck,
integrar de forma relevante a teoria pertinente. No artigo seminal de Planck, ele
introduziu essa constante quando tentava explicar as propriedades observadas da
radiação térmica. Esta constante universal de Planck é representada pela letra h e
tem um valor experimental de 6,63.10
-34
J.s (EISBERG e RESNICK, 1986). A
quantização da energia envolve a constante de Planck, havendo ainda inúmeras
outras grandezas físicas que são quantizadas e que também envolvem a constante
de Planck, daí seu caráter universal.
Dada a importância da constante de Planck para a Física Moderna, nosso
objetivo é determinar o seu valor a partir da utilização de led’s (light emisor diode ou
em português, diodo emissor de luz), que são dispositivos que emitem luz de
freqüência definida, sendo utilizados os arranjos experimentais descritos a seguir.
42
Esquemas:
Figura 5 - Esquema do circuito elétrico para determinação da constante de
Planck
Figura 6 - Representação dos componentes do circuito elétrico
1 2 3 4
1 2 3 4
1
2
3
4
0
5
A
V
+
-
4,5 V
43
Figura 7 - Legenda dos componentes do circuito elétrico
Para entender o princípio básico de funcionamento do led, durante a
execução do experimento foi abordado o conceito teórico relacionado com a
condução elétrica de um material semicondutor, as bandas de condução e de
valência, e o comportamento de uma junção p-n. Além disso, foi explicado ao aluno
que um led é um diodo e que para conduzir uma corrente há um direcionamento
específico e este só acenderá quando a energia fornecida aos elétrons de sua
banda de valência for pelo menos igual à diferença entre sua banda de condução e
de valência (TAVOLARO; CAVALCANTE, 2003).
Ao fornecer essa energia, o elétron sofre uma transição até a banda de
condução e ao retornar ao seu estado inicial, emite radiação que deve ter uma
energia igual à recebida. A radiação emitida pelo led apresenta um dado valor de
comprimento de onda e, conhecendo-se este valor, pode-se obter o valor da
freqüência emitida e, conseqüentemente, a sua energia. Sabendo-se a energia do
fóton emitido pelo led, verifica-se experimentalmente qual deve ser o menor valor de
tensão aplicada aos seus terminais que permita acender o led. Assim pode-se dizer
que: (energia fornecida pelo circuito) eV = h (energia liberada pelo fóton). Como
44
todos os valores podem ser determinados, para realizar o cálculo da constante h,
temos: h = (eV) / (TAVOLARO; CAVALCANTE, 2003).
Neste experimento não se obteve a curva característica de cada led pois
o interesse maior foi o de obter a ordem de grandeza da constante de Planck.
1ª atividade
Objetivo:
Verificar a seqüência de acendimento dos leds.
Procedimento:
a)
Conectar os leds na barra utilizando os jacarés na ordem
numérica.
b) Ligar a chave.
c) Variar o potenciômetro
Questões:
Qual a seqüência? Por quê?
2ª atividade
Determinar a ordem de grandeza da constante de Planck h.
Procedimento:
a) Conectar o led azul na barra.
b) Ligar o voltímetro (em paralelo) nos pontos 0 e 5 ind
icados na
placa.
c) Ligar a chave.
d) Variar o potenciômetro até o instante em que o led começar a acender.
e) Verificar e anotar o valor acusado no voltímetro na tabela anexa.
45
f) Repetir os procedimentos 4 e 5.
g) Refazer o mesmo procedimento para os leds vermelho, verde e
amarelo.
Quadro 1 - Tensões dos LEDS
Cálculo de h:
Lembrar que : E = eV = h onde:
e: carga do elétron, cujo valor é igual a 1,6 10
-19
C.
V: tensão mínima necessária para acender o led.
: valor da freqüência emitida pelo led.
h: constante de Planck.
Para os cálculos utilize os valores de freqüência da tabela abaixo.
Led Freqüência (Hz)
Vermelho 4580.10
11
Verde 5281.10
11
Amarelo 5128.10
11
Azul não fornecido
Quadro 2 - Valores de frequências
Obs: Freqüência fornecida pelo fabricante.
Tensão em volts
azul vermelho verde amarelo
1ª
2ª
3ª
4ª
5ª
Média
46
3ª atividade
Determinar o erro percentual encontrado nos procedimentos descritos
acima para o cálculo da constante de Planck por intermédio da equação:
=[( h – H ) / h]*100% ,
em que:
: erro percentual.
H: constante de Planck determinada pelos experimentos.
h: 6,63 x 10
- 34
J.s [constante de Planck fornecida na literatura (EISBERG;
RESNICK, 1986)].
Comparar os valores encontrados e discutir o porquê das diferenças.
Todo o desenvolvimento do experimento resumiu-se neste procedimento,
que foi seguido em detalhe pelos alunos; a professora auxiliou no manuseio dos
equipamentos e no esclarecimento de dúvidas quando necessário. Ao final cada
grupo entregou um relatório contendo todas as atividades descritas, propostas e
realizadas nesta experimentação. Um exemplo é fornecido no anexo 4.
Nesta experimentação observou-se que todos os grupos conseguiram
realizar a montagem do experimento e verificar a validade da lei de Planck. Ao
analisar os relatórios verificou-se que os alunos utilizaram do formalismo matemático
para o cálculo da constante de Planck e em suas conclusões, observaram que
quando aplicado um valor de tensão mínima nos teminais do circuito este não
acendia todos os leds simultaneamente; relacionaram a radiação emitida pelos leds
com as suas respectivas frequências, justificando o porquê da seqüência do
acendimento, isto é, a tensão mínima aplicada para o acendimento do led vermelho
é menor que a tensão mínima para o acendimento do led verde, pois a frequência do
led vermelho é menor que a frequência do led verde, indicando que a energia
emitida pelo led, para uma dada frequência , está diretamente relacionada à sua
47
cor. Para finalizar, os alunos verficaram que independentemente da cor do led a
ordem de grandeza na constante de Planck permanece a mesma.
A figura 8 nos mostra a realização deste experimento por um dos grupos:
Figura 8 - Realização do experimento 2
3.2.6 Materiais semicondutores e dispositivos eletrônicos
Este tópico foi abordado partindo dos conceitos prévios dos alunos e das
muitas dúvidas e perguntas feitas sobre o experimento anterior.
No plano da organização prática da pesquisa e visando não desestimular
a discussão, os elementos teóricos foram adaptados em uma linguagem comum
para permitir um certo nível de compreensão. Nesse sentido, utilizando aulas
expositivas sobre os conceitos teóricos que envolvem os materiais semicondutores e
dispositivos eletrônicos, foram priorizados os seguintes temas: a condução elétrica e
a classificação de materiais em condutores, semicondutores e isolantes; as bandas
de valência e de condução; o comportamento da junção PN nos semicondutores; a
utilização de dispositivos, como os diodos, os leds, os transistores e os circuitos
integrados, todos baseados em materiais semicondutores.
48
Para essa atividade foram necessárias quatro aulas, em que foi
constatada uma participação intensa dos alunos, pois a maior parte dos
equipamentos e aparelhos eletrônicos que hoje se utiliza faz uso dos dispositivos
como os apontados acima, o que atraiu fortemente o interesse dos mesmos.
3.2.7 A evolução histórica da supercondutividade
Para finalizar o trabalho de intervenção foi apresentado pela professora o
tema supercondutividade, buscando despertar a curiosidade dos alunos, tendo como
justificativa, entre outras razões, a influência crescente da Física para o
entendimento da revolução tecnológica que presenciamos no final do século XX
(OSTERMANN; FERREIRA; CAVALCANTI, 1998, p. 7).
Este tema foi apresentado aos alunos como uma proposta de estudo em
que a apresentação do assunto seria feita pelos alunos como forma de avaliação.
Para isso os alunos se dividiram em grupos com no máximo seis alunos e tiveram
oito dias corridos para pesquisarem sobre o fenômeno supercondutividade,
priorizando a evolução histórica, algumas propriedades básicas dos
supercondutores e suas aplicações. Ao final, durante quatro aulas, os grupos
apresentaram suas pesquisas em forma de seminários e debates que foram
mediados pela professora. A entrega dos trabalhos não foi obrigatória e a avaliação
se deu mediante a performance durante a apresentação dos grupos.
3.3 Terceira etapa da pesquisa: reaplicação do questionário
A terceira etapa da pesquisa consistiu na reaplicação do questionário
utilizado na etapa inicial (Apêndice A), no final do mês de novembro. Nesta
reaplicação, somente os 27 alunos que responderam a etapa inicial puderam
respondê-lo novamente, apesar dos 40 alunos matriculados nesta sala terem
participado da segunda etapa do trabalho. Esta etapa visou investigar quais foram
as mudanças ocorridas em decorrência do processo das ações interventoras.
Uma análise comparativa das respostas fornecidas pelos alunos será
apresentada no próximo capítulo.
49
CAPÍTULO IV
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Neste capítulo serão apresentadas as análises obtidas por intermédio dos
procedimentos e instrumentos de coleta de dados.
4.1 Análise comparativa do questionário
O processo desta análise fundamentou-se em se fazer uma comparação
entre os resultados obtidos investigando-se as concepções prévias dos alunos na
primeira aplicação do questionário (etapa inicial) e os resultados obtidos na etapa
final, que foi a de reaplicação do questionário após as ações interventoras. Neste
processo foram utilizados os seguintes procedimentos: coleta dos dados, tabulação,
cálculos estatísticos e interpretação dos resultados. As respostas do questionário
foram estruturadas em tabelas (Apêndice B) e em figuras para que se tenha uma
rápida visualização dos resultados.
Por questões éticas, optou-se por omitir os nomes dos alunos que
colaboraram e participaram desta pesquisa. No decorrer da análise, quando
necessário, eles serão identificados por A1 (aluno 1), A2 (aluno 2), A3 (aluno 3) e
assim sucessivamente.
Os dados obtidos foram analisados utilizando-se a estatística básica
(Crespo, 1991; Spinelli e Queiroz, 1993), obtendo-se as distribuições que serão
apresentadas a seguir.
É importante ressaltar que as duas primeiras questões foram destinadas à
coleta do perfil do aluno e não serão incluídas aqui, já que os resultados foram
rapidamente apresentados no capítulo anterior e não é relevante para esta pesquisa
incluir os perfis dos alunos na análise a seguir.
3ª questão: O que você costuma ler, sem contar o que a escola pede?
50
A figura 9 refere-se à tabela 5 (Apêndice B), que apresenta as respostas
para uma questão fechada, com múltiplas escolhas, que visa investigar se os alunos
costumam fazer uso da leitura, e se o fazem, o que lêem e por qual veículo de
comunicação.
Figura 9 - Distribuição em relação aos diversos veículos utilizados pelos
alunos como canais para leitura no começo e término da pesquisa
Inicialmente, observa-se que uma parcela significativa dos alunos faz uso
da internet para a leitura de textos; aproximadamente quatro em cada dez alunos faz
uso de leituras em informações gerais e aproximadamente um em cada dez lê
revistas de divulgação científica.
Na reaplicação do questionário, o que se verifica é que houve um
pequeno aumento na utilização da internet e nas leituras de jornais, o que pode
estar relacionado com as ações interventoras do trabalho que estimulou a leitura de
textos e a realização de pesquisas que envolviam a leitura de jornais. No entanto, as
ações interventoras não foram suficientes para causarem quaisquer mudanças em
relação à leitura de textos de divulgação científica em revistas, concluindo-se que os
alunos não se sentiram suficientemente motivados para buscar tais textos para a
leitura em bibliotecas ou não se dispuseram a empenhar parte de suas mesadas na
aquisição de revistas especializadas. É muito provável que os alunos tenham a
cultura de pesquisar apenas nos veículos facilmente acessíveis, eventualmente
desconhecendo algumas fontes de disseminação do conhecimento científico.
51
4ª questão: Que locais vocês conseguem fazer relação com os conteúdos de
Física?
A tabela 6 (Apêndice B) representa as respostas dadas à questão 4
(Apêndice A), que é semi-aberta e de múltiplas escolhas e procura analisar e
relacionar os conteúdos de Física aprendidos com os locais do cotidiano do aluno.
A figura abaixo refere-se à tabela 6 (Apêndice B). Os resultados iniciais
mostram que a maioria dos alunos relaciona os conteúdos de Física à escola
(70,4%) e a suas casas (55,6%), havendo ainda indicações sobre parques de
diversão (33,3%) e, menos freqüentemente, com o cinema (14,8%), o shopping
(11,1%) e outros locais (7,4%), tais como as ruas, exemplificadas nas respostas
dadas por A1 e A2 (Apêndice C).
Figura 10 - Gráfico apresentando a distribuição de freqüência onde os assuntos de Física são
encontrados no cotidiano
Os alunos conseguiram ampliar como um todo suas capacidades de
relacionar os conteúdos aprendidos de Física aos locais freqüentados
cotidianamente. Os resultados finais apresentaram um aumento considerável em
todos os itens que compõem a questão, passando de 33,3% a 55,6% no parque de
diversões, de 14,8% a 63,0% no cinema, de 11,1% a 51,9% no shopping, e em
outros locais, nas respostas abertas, 33,3% relataram a conexão com a Física nos
seguintes sítios ou dispositivos do cotidiano: hospitais, dispositivos de segurança,
elevadores e trens. É digno de nota que o menor crescimento ocorreu justamente
52
em relação à escola. Como o percentual relativo a esta já era grande no início,
indicando que a priori os alunos consideram a escola como um local natural para se
fazer associações com os conteúdos de Física, o fato importante é que, ao que
parece pelos resultados, os alunos começaram a olhar para o mundo que os rodeia
com “outros olhos”, mais científicos, mais observadores e de forma mais racional
após as intervenções. Essas mudanças indicam que os conteúdos abordados em
sala de aula mediante as ações interventoras propiciaram aos alunos uma visão
ampliada que possibilitou estabelecer conexões entre o conhecimento adquirido nas
aulas de Física e o seu cotidiano. A leitura crítica de artigos de abordagem CTS, os
debates, a execução das experiências, assim como o entusiasmo pelo ineditismo
dos assuntos abordados incentivaram os alunos a dar esse salto cognitivo. Houve
uma verdadeira transição de fase no comportamento observacional de seu cotidiano.
5ª questão: O que é tecnologia para você?
Observa-se atualmente uma grande divulgação de assuntos relacionados
à ciência e à tecnologia e, apesar destes fazerem parte do dia-a-dia da sociedade,
da parte das escolas pouco acontece (AMARAL; ELIAS, 2006, p. 245). Desse
modo, constata-se que é necessário promover uma alfabetização científica que
envolva conteúdos ligados à ciência e à tecnologia, em que o aluno possa
compreender as suas inter-relações, suas aplicações e, no exercício de sua
cidadania, ele possa perceber a conscientemente o impacto destas na sociedade
(ANGOTTI, 2001; AULER; BAZZ, 2001; CRUZ; ZYLBERSZTAJN, 2005). Esse tipo
de abordagem é conhecido por CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade). Neste
contexto houve a elaboração de algumas questões que buscaram identificar quais
seriam as possíveis relações que os alunos faziam entre a tecnologia, a ciência, e as
condições sociais e econômicas.
A figura 11 apresenta os resultados da questão 5 (Apêndice A), semi-
aberta e de múltiplas escolhas e que visa investigar as opiniões dos alunos acerca
da definição de tecnologia.
Inicialmente, observa-se que aproximadamente dois terços (70,4%) dos
alunos relacionam a tecnologia aos aparelhos eletrônicos de tecnologia de ponta,
uma relação ingênua e automática daqueles que não refletiram a respeito da
53
pergunta e tampouco estruturaram melhor sua resposta. Trata-se, portanto, de uma
resposta óbvia de quem apenas responde baseado em livres associações. Quatro
em cada dez alunos (40,7%) acham que a tecnologia envolve aplicações da ciência,
provavelmente não percebendo que a tecnologia possui um processo próprio de
atuar, ainda que amparado pelos conhecimentos científicos. Aproximadamente no
mesmo patamar, quatro dentre dez alunos (37%) consideram a tecnologia como
uma espécie de reunião de inventos humanos. É uma ligação também ingênua com
forte base na mídia (TV, cinema e, das respostas à questão anterior, sabe-se muitos
lêem estórias em quadrinhos), em que freqüentemente os inventos que envolvem
tecnologia de ponta são projetados por inventores caricaturais, os conhecidos
“inventores ou cientistas malucos”, tão populares quanto o professor Pardal de Walt
Disney. Um em cada dez alunos (11,1%) formula uma resposta um pouco mais
elaborada que a anterior, mas generalizando a tal ponto, que se podem englobar
outras definições além da tecnologia. Esses alunos concebem um processo bastante
cru de criação tecnológica, em que há a concepção da criação, a invenção, o projeto
envolvendo um desenho, sem fazer qualquer relação com a sociedade. Quanto a
gerar emprego, aproximadamente um em cada quinze (7,4%) alunos relacionou a
tecnologia com a prosperidade.
Figura 11 - Opiniões pessoais dos alunos acerca da definição de tecnologia
Na reaplica
ção do questionário verificou-se um aumento grande,
passando de 40,7% para 70,4% dos alunos que fazem a relação da tecnologia com
54
aplicações da ciência; quanto à prosperidade e à geração de emprego, este
aumento foi também muito grande, passando de 7,4% a 55,6%. Esse aumento
ocorreu certamente devido as ações interventoras, principalmente a que foi descrita
no tópico 3.2.1 do trabalho, quando foram abordados e discutidos os textos c, d, e, f
e k, os quais abordam as relações entre CTS e geração de emprego, abarcando as
necessidades de formação do indivíduo.
Como invenção humana, observa-se que aproximadamente um quinto
dos alunos a relacionaram com a tecnologia, registrando-se, portanto, uma queda
em relação ao questionário inicial, de forma que o trabalho de intervenção no sentido
de apresentar tanto a ciência quanto a tecnologia como produções humana foi
parcialmente eficiente.
Os resultados desta questão apresentam um avanço em relação à
conscientização do que é tecnologia, principalmente no que concerne à aplicação da
ciência e ao aproveitamento de fenômenos científicos na geração de novas técnicas
de produção e de novos produtos, assim como aos seus impactos positivos sobre a
sociedade na forma de um mecanismo de geração de riquezas e de empregos.
Nada, porém, é dito acerca dos impactos negativos do avanço tecnológico, apesar
dos textos abordados e discutidos no tópico 3.2.1 sobre CTS, retratar alguns
aspectos negativos sobre a tecnologia.
6ª questão: Com relação à frase: A tecnologia traz prosperidade e geração de
empregos.
Figura 12 - Relação entre tecnologia, prosperidade e geração de emprego
55
Na figura 12 estão apresentados os resultados referentes à sexta questão
(Apêndice A), semi-aberta, em que cada aluno respondeu apenas a um item e
justificou a sua resposta. As justificativas dadas estão no apêndice C.
Os resultados apresentaram uma diminuição dos alunos que
concordavam parcialmente e que discordavam plenamente no início, mostrando que
houve migração de cerca de 33% dos alunos para os que concordam plenamente
que a tecnologia gera prosperidade e empregos. Nesta questão, como resposta
aberta, os alunos, em suas justificativas afirmam que a tecnologia é capaz de
promover a prosperidade, porém alguns discordam que ela venha sempre
acompanhada de geração de empregos, ligando o desemprego com a substituição
de mão-de-obra por máquinas e equipamentos que fazem o mesmo trabalho de
forma barata e mais eficiente.
Apesar de serem trabalhados, nas ações interventoras, temas
relacionados à tecnologia, suas aplicações, suas vantagens e desvantagens no meio
social, o que se observou é que a maioria dos alunos não conseguiu relacioná-los à
geração de emprego, pois em suas justificativas estes tinham como exemplo alguém
em suas famílias que estava desempregado devido à substituição da mão-de-obra
por máquinas. Desse modo, acredita-se que para muitos alunos os aspectos
negativos se sobrepõem aos aspectos positivos. Além disso, é possível supor que
os postos de trabalho gerados e relacionados com a área de tecnologia tendem a
demandar mão-de-obra mais qualificada, que pode não ser o caso dos familiares
citados pelos alunos.
7ª questão: O que é ciência?
A figura 13 mostra os resultados referentes à questão 7 (Apêndice A), que
permitia múltiplas escolhas e outra opção de resposta.
Inicialmente o que se observa é que cerca de seis em cada dez alunos
relacionam ciência com conhecimentos e teorias desenvolvidas para explicar o
mundo em que vivem. Aproximadamente a metade dos alunos estabelece uma
relação com a sociedade e, uma parcela pequena dos alunos a relaciona com a
realização de experiências.
56
Figura 13 - Opinião dos alunos em relação à definição de ciência
Ao final o que se observa é que houve um pequeno aumento da categoria
que relaciona a ciência à aquisição de conhecimentos, formulação de leis e teorias
(de 63,0% para 70,4%); um aumento significativo em relação a “pesquisas e uso dos
conhecimentos” (de 44,4% para 70,4%), à categoria “disciplina escolar: Física,
Química e Biologia” (de 29,6% para 63,0%) e uma percentagem pequena dos alunos
apresentaram-na ligada à realização de experiências ou à invenção de algum tipo de
aparato. Observa-se que as variações nas respostas quanto à ciência, pesquisas,
uso dos conhecimentos e disciplina escolar se devem ao fato de ter sido
desenvolvido temas relacionados a estes contextos nas ações interventoras e no
espaço escolar. As ações interventoras conduziram os alunos a relacionarem mais
intensamente a ciência às disciplinas escolares, embora seu sentido seja
naturalmente mais amplo. Quanto a relacionar a ciência à realização de experiências
constatou-se a necessidade de utilizar-se mais da experimentação nas escolas, pois
como regra geral, a realização de experiências e a utilização de laboratórios são
quase nulas nas escolas atualmente.
8ª questão: Em sua opinião as teorias científicas são:
A figura 14 apresenta as respostas à questão 8 (Apêndice A), semi-aberta
e de múltiplas escolhas e visa investigar as opiniões dos alunos acerca das teorias
científicas.
57
Figura 14 - Opiniões em relação à definição de teorias científicas dadas pelos
alunos
Os resultados iniciais nos mostram que 55,6% dos alunos julgam as
teorias científicas como questionáveis, sujeitas a erros e acertos, podendo ou não
ser modificadas ao longo do tempo. Apesar de 29,6% não ter opinião formada nesta
questão, observa-se que a maioria dos alunos consegue perceber de alguma
maneira as teorias científicas como uma construção humana, sofrendo modificações
e influências externas diversas.
Ao final verifica-se que nenhum dos alunos deixou de ter alguma opinião
formada sobre as teorias científicas e, em sua maioria, conseguiram percebê-las
como uma construção humana, sujeitas às virtudes e defeitos que acompanham
todas as sortes de construções humanas. Estas mudanças ocorreram devido ao fato
de, após as ações interventoras, ocorrer uma contextualização da Física que
permitiu aos alunos entendê-la como uma construção histórica decorrente de
atividades humanas.
9ª questão: Você conhece alguma aplicação da Física Moderna?
Esta questão permitia ao aluno apenas uma resposta, mas acompanhada
de alguma justificativa, buscando-se verificar qual o seu conhecimento sobre algum
tipo de aplicação que envolvesse a Física Moderna.
58
Figura 15 - Opinião dos alunos acerca do conhecimento ou não sobre
aplicações da Física Moderna
Após as ações interventoras, a figura nos mostra que os 74,1% dos
alunos que não conheciam nenhuma aplicação da Física Moderna passaram à
percentagem de 3,7%, e o conhecimento de alguma aplicação passou de 25,9%
para 96,3%, o que realmente pode ser considerado como natural já que a questão
se referia a “conhecer” no sentido de “já ter visto alguma vez”.
Apesar das respostas finais indicarem um maior conhecimento sobre as
aplicações da Física Moderna, os alunos não as citaram em suas justificativas, o que
pode estar relacionado ao fato de não acharem relevante fazê-lo, pois já haviam
citado alguns exemplos na questão 4, ou por mero esquecimento ou até displicência.
10ª questão: Alguns dos equipamentos e aparelhos que hoje utilizamos fazem uso
de dispositivos de alta tecnologia, tais como os chips microeletrônicos. Baseados em
que materiais estes dispositivos são feitos?
A figura 16 apresenta as respostas à questão 10 (Apêndice A), que visa
investigar o conhecimento dos alunos acerca de materiais utilizados em dispositivos
de alta tecnologia, tais como: diodos, leds, laser, e transistores.
59
Figura 16 - Resultados relativos aos dois questionários aplicados em relação
ao conhecimento dos alunos acerca dos materiais utilizados em
dispositivos de alta tecnologia
O que se observa é que inicialmente 92,6% dos alunos responderam
“não” na primeira aplicação do questionário (Apêndice A). Porém, após as ações
interventoras, esta percentagem decaiu para 11,1%, enquanto as respostas “sim”
foram de 7,4% a 88,9%.
As mudanças ocorridas se devem, naturalmente, ao fato de esta questão
ter sido abordada nos conteúdos desenvolvidos durante as ações interventoras,
sendo apresentados e discutidos os materiais semicondutores e dispositivos
eletrônicos.
11ª questão: Você sabe o que são materiais semicondutores?
A figura 17 representa a estatística das respostas de uma questão direta
e objetiva que visa averiguar se os alunos possuem alguma noção do que seriam
materiais semicondutores. Diante desta figura, o que se observa é que inicialmente
85,2% dos alunos responderam “não” à questão e os alunos A1, A2, A3 e A4
(Apêndice C), correspondentes aos 14,8% do “sim”, justificaram suas respostas
relacionando materiais semicondutores à condução de corrente elétrica.
60
Figura 17 - Opinião dos alunos referente ao conhecer ou não a definição de
materiais semicondutores
Ao final, observa-se que as respostas positivas dadas pelos alunos
variaram de 14,8% para 92,6% e as negativas de 85,2% para 7,4%. Estas
mudanças se deram ao fato deste tópico, materiais semicondutores, ter sido
abordado, nos tópicos 3.2.5 e 3.5.6, durante o processo de intervenção. O que nos
mostra mediante as respostas é que o conteúdo, provavelmente foi significativo ao
aluno.
12ª questão: Você sabe o que é supercondutividade?
Figura 18 - Opinião dos alunos acerca se conhecem ou não o que é
supercondutividade
61
A figura 18 apresenta das respostas à questão 12 (Apêndice A), que
busca obter qual a opinião dos alunos acerca do tema supercondutividade.
Inicialmente, 85,2% dos alunos não souberam responder à questão e
14,8% responderam positivamente. Destes, em suas justificativas (Apêndice C), os
alunos A1, A2, A3 e A4 não conseguiram definir a questão adequadamente. Depois
de ocorridas as intervenções sobre os materiais semicondutores, dispositivos
eletrônicos e supercondutividade no tópico 3.2.7, as respostas relativas ao “sim” nos
mostram que algum conhecimento sobre o tema supercondutividade foi adquirido
pelos alunos, passando de 14,8% para 96,3%.
13ª questão: É possível ver um átomo? Se for, como seria possível?
De acordo os PCN+ (2002, p. 19), para a compreensão dos modelos para
a constituição da matéria, os alunos devem compreender o mundo material
microscópico. Neste intuito, esta questão foi elaborada para verificar qual a noção
dos alunos quando se propõe um estudo relacionado ao mundo das partículas
subatômicas.
Figura 19 - Como os alunos acreditam que se poderia observar um átomo
A figura 19 relacionada à questão 13 (Apêndice A) é fechada e de
múltiplas escolhas. Inicialmente, observa-se que uma percentagem pequena (7,4%)
dos alunos não conseguiu relacionar o átomo a algo microscópico.
62
Depois de ocorridas as intervenções sobre a abordagem dos modelos
atômicos, o que se observa, ao final, é que nenhum aluno relacionou a observação
do átomo a algo macroscópico.
63
CAPÍTULO V
5 CONCLUSÕES
Neste capítulo serão apresentadas algumas conclusões acerca dos
principais resultados obtidos ao longo do desenvolvimento do projeto de pesquisa,
incluindo sugestões de possíveis ações que possam ser implementadas visando dar
continuidade a este trabalho investigativo.
Desde a promulgação da LDB/96 e a implantação dos PCN e PCN+ até o
final do ano de 2007 se observaram poucas mudanças ocorridas no ensino de
Física, que em geral, ainda é feito de forma tradicional, com aulas abstratas e
desestimulantes.
Apesar dos PCN+ se colocarem como orientações educacionais
complementares aos PCN desde 2002, em que foram apresentados temas
estruturadores como uma das possíveis formas para a organização das atividades
escolares, cujo objetivo é desenvolver habilidades, competências e conhecimentos
em Física, o que se verifica, em sua maioria, é que não são utilizados.
Para Ricardo et al., (2008) cabe ao professor organizar e escolher quais
assuntos trabalhar em sala e o quanto aprofundar em cada um dos conceitos
envolvidos, pois não se trata de ensinar tudo, mas ensinar bem.
Diante dos resultados obtidos após a realização deste trabalho de
pesquisa, percebe-se que:
a) A grande maioria dos alunos utiliza a internet como fonte de
informações e, uma minoria faz uso de leituras que se referem a divulgações na
área da ciência. Ao final, o que se percebeu foi um ligeiro aumento no uso da leitura
de temas que enfocam questões científicas, com a utilização de livros e textos
alternativos em forma de artigos;
b) Diferentes tipos de textos científicos foram utilizados nas aulas de
Física, não apenas com a finalidade estritamente motivadora, mas como meio para
64
estimular a adoção de atitudes cuja formação é encargo de qualquer disciplina –
“sentimentos e emoções desejáveis, curiosidade científica e consciência crítica”
(ALMEIDA, 1993, p.11);
c) Todos os alunos envolvidos já possuíam algum conhecimento em
relação à Física, mas no início seu perfil consistia no seguinte: relacionavam alguns
conteúdos aprendidos em Física com o cotidiano; definia a tecnologia apenas como
produção de aparatos tecnológicos; não compreendiam claramente que a ciência é
uma construção humana e não possuíam uma visão ampla das inter-relações entre
ciência, tecnologia e sociedade (CTS). Entretanto, após as ações interventoras, boa
parte dos alunos conseguiu ampliar suas capacidades em relacionar os conteúdos
aprendidos de Física aos locais freqüentados cotidianamente e, fazem a relação da
tecnologia com aplicações da ciência, assim como os seus impactos sobre a
sociedade.
d) Inicialmente grande parte dos alunos não tinha o conhecimento de
alguns aspectos da Física Moderna e suas aplicações, o que não lhes permitiu
relacionar este contexto com os materiais presentes nos utensílios tecnológicos.
Após as ações interventoras, mediante os resultados obtidos, observou-se que a
maioria dos alunos passou a ter algum conhecimento sobre as aplicações da Física
Moderna e alguns materiais utilizados em dispositivos ligados à tecnologia, tais
como: diodos, leds, laser e transistores.
Durante a realização do trabalho os alunos se envolveram com grande
motivação nas atividades propostas, demonstrando interesse e formulando
indagações ao que estava sendo discutido, trazendo questões e estabelecendo
conexões com problemas locais, tais como: enchentes, desemprego e contribuições
que a ciência e a tecnologia poderiam fazer em termos de melhorias para a
sociedade.
As várias estratégias pedagógicas desenvolvidas, antes, durante e depois
das ações interventoras, tiveram como finalidade buscar a construção do
conhecimento, enriquecer e melhorar o processo de aprendizagem dos alunos,
sendo que esta última foi fortemente amparada na abordagem da Aprendizagem
65
Significativa. Utilizou-se, portanto, os pressupostos básicos que possibilitam este
tipo de aprendizagem, ou seja:
Existem três requisitos essenciais para a aprendizagem significativa: a
oferta de um novo conhecimento estruturado de maneira lógica; a existência
de conhecimentos na estrutura cognitiva que possibilite a sua conexão com
o novo conhecimento; e a atitude explícita de aprender e conectar com o
novo conhecimento (TAVARES, 2004, p. 56).
Dessa forma, a pesquisa mostrou quão importantes e necessárias são a
utilização de textos e a reflexão sobre a leitura nas aulas de Física, pois estes
proporcionaram aos alunos uma visão mais ampla e contextualizada dos temas
abordados (ASSIS; TEIXEIRA, 2001, p. 75). Além disso, os textos foram utilizados
como processo de avaliação, ajudando a professora-pesquisadora a romper com as
provas clássicas na forma de perguntas e respostas, do certo e errado, do falso e
verdadeiro (PINTO, 2007, p. 248).
Em relação às intervenções que privilegiaram as atividades
experimentais, os resultados obtidos após a execução de experimentos indicam que
houve uma melhor compreensão conceitual em relação ao contexto teórico aplicado
em sala de aula, citando como exemplos os espectros de luz e o cálculo da
constante de Planck.
Cabe ressaltar que, ao longo do trabalho, houve uma grande interação
entre aluno-aluno e aluno-professora, ampliando assim os envolvimentos e as
interações dialógicas e discursivas que foram estabelecidas durante o processo de
desenvolvimento da pesquisa. Entretanto, houve algumas dificuldades, pois apesar
dos esforços despendidos em desenvolver estratégias alternativas de ensino que
promovessem uma aprendizagem significativa, alguns alunos se mostraram
resistentes à ocorrência de mudanças. Apesar disso, acredita-se que o processo
como um todo, com a avaliação inicial, as intervenções e a avaliação final
proporcionaram resultados satisfatórios.
66
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73
APÊNDICES
APÊNDICE A - Questionário
1. Você é do sexo:
( )Feminino
( )Masculino
2. Quantos anos você tem?
( ) 15 anos ou menos
( ) 16 anos
( ) 17 anos
( ) 18 anos
( ) 19 anos ou mais
3. O que você costuma ler, sem contar o que a escola pede?
( ) Jornais.
( ) Revistas de informações gerais (Veja, Época, Isto é etc.).
( ) Revistas de divulgação científica (Superinteressante, Galileu, etc.).
( ) Revistas em quadrinhos ou de humor.
( ) Internet.
( ) Livros de literatura.
( ) Não costuma efetuar leituras.
74
4. Que locais você consegue fazer relação com os conteúdos de Física?
( ) Em casa.
( ) Em parque de diversões.
( ) No cinema.
( ) No shopping.
( ) Na escola.
( ) Outros locais.
5. O que é tecnologia para você?
( ) Aplicação da ciência.
( ) Inventar, desenhar e criar coisas.
( ) Máquinas, computadores, robôs, sistemas de comunicações.
( ) Invenção humana.
( ) Prosperidade e geração de empregos.
( ) Outra opinião. Qual?
6. Com relação à frase: A tecnologia traz prosperidade e geração de empregos.
( ) Concorda plenamente.
( ) Concorda em parte.
( ) Discorda plenamente.
Justifique a sua resposta.
7. O que é ciência?
( ) Conhecimentos, leis e teorias que explicam o mundo em você vive.
75
( ) Disciplinas como Física, Química e Biologia.
( ) Realização de experiências.
( ) Inventar coisas.
( ) Pesquisas e uso de conhecimentos em favor da humanidade.
( ) Outra opinião. Qual?
8. Em sua opinião as teorias científicas são:
( ) Certas, pois transmitem verdades comprovadas.
( ) Questionáveis, pois podem ser modificadas ao longo do tempo.
( ) Duvidosas, pois estão sujeitas a erro.
( ) Erradas, pois não correspondem à realidade.
( ) Sujeitas à manipulação e a interesses.
( ) Sujeitas à influência de fatores externos (econômicos, políticos e sociais)
( ) Não tenho opinião formada.
Justifique a sua resposta.
9. Você conhece alguma aplicação da Física Moderna?
( ) Sim. Qual?
( ) Não.
10. Alguns dos equipamentos e aparelhos que hoje utilizamos fazem uso de
dispositivos de alta tecnologia, tais como os chips microeletrônicos. Baseados
em que materiais estes dispositivos são feitos?
( ) Sim. Quais?
( ) Não.
76
11. Você sabe o que são materiais semicondutores?
( ) Sim. Explique: ( ) Não.
12. Você sabe o que é supercondutividade?
( ) Sim. Explique: ( ) Não.
13. É possível ver um átomo? Se é, como seria possível?
( ) A olho nu.
( ) Com uma lupa.
( ) Com um microscópio óptico comum.
( ) Com raios X.
( ) Com microscópios especiais para “ ver” átomos.
( ) Com feixe de elétrons energéticos.
77
APÊNDICE B - Tabelas
Tabela 1 - Sexo
1ª Aplicação 2ª Aplicação
Número de
alunos
Porcentagem
%
Número de
alunos
Porcentagem
%
Feminino 17 63,0 17 63,0
Masculino 10 37,0 10 37,0
Tabela 2 - Idade
1ª Aplicação 2ª aplicação
Número de
alunos
Porcentagem
%
Número de
alunos
Porcentagem
%
15 anos 06 22,2 00 0,0
16 anos 21 77,8 20 74,1
17 anos 00 0,0 07 25,9
78
Tabela 3 - Uso da leitura
1ª Aplicação 2ª aplicação
Número de
alunos
Porcentagem
%
Número de
alunos
Porcentagem
%
Internet 20 74,1 21 77,8
Revistas(quadrinhos
ou
humor
)
14 51,9 11 40,7
Revistas de
informações gerais
10 37,0 09 33,3
Livros de literatura 08 29,6 08 29,6
Jornais 07 25,9 10 37,0
Revista divulgação
científica
02 7,4 02 7,4
Não costuma
efetuar leituras
01 3,7 00 0,0
Tabela 4 - Relação entre o cotidiano e a física
1ª Aplicação 2ª aplicação
Número de
alunos
Porcentagem
%
Número de
alunos
Porcentagem
%
Escola 19 70,4 21 77,8
Casa 15 55,6 20 74,1
Parque de
diversões
09 33,3 15 55,6
Cinema 04 14,8 17 63,0
Shopping 03 11,1 14 51,9
Outros locais 02 7,4 09 33,3
79
Tabela 5 - Definição de tecnologia
1ª Aplicação 2ª aplicação
Número
de alunos
Porcentagem
%
Número
de alunos
Porcentagem
%
Máquinas,
computadores, robôs
19 70,4 18 66,7
Aplicação da ciência 11 40,7 19 70,4
Invenção humana 10 37,0 06 22,2
Inventar, desenhar e
criar coisas
03 11,1 05 18,5
Prosperidade e
geração de emprego
02 7,4 15 55,6
Outros 02 7,4 00 0,0
Tabela 6 - Relação entre tecnologia, prosperidade e geração de emprego
1ª Aplicação 2ª Aplicação
Número
de
Porcentagem
%
Número de
alunos
Porcentagem
%
Concorda em parte 21 77,8 16 59,3
Discorda plenamente
04 14,8 00 0,0
Concorda
plenamente
02 7,4 11 40,7
80
Tabela 7 - Definição de ciência
1ª Aplicação 2ª Aplicação
Número
de alunos
Porcentagem
%
Número
de alunos
Porcentagem
%
Conhecimentos, leis e
teorias
17 63,0 19 70,4
Pesquisas e uso dos
conhecimentos
12 44,4 19 70,4
Disciplinas: Física,
Química e Bio
logia
08 29,6 17 63,0
Realização de
experiências
04 14,8 09 33,3
Inventar coisas 03 11,1 04 14,8
Outra opinião 01 3,7 01 3,7
Tabela 8 - Definição de teorias científicas
1ª Aplicação 2ª Aplicação
Número
de
Porcentagem
%
Número
de
Porcentagem
%
Questionáveis 15 55,6 19 70,4
Não tenho opinião
formada.
08 29,6 00 0,0
Duvidosas, pois estão
sujeitas a erro
09 33,3 13 48,1
Sujeitas à influência
de fatores externos
02 7,4 09 33,3
Sujeitas a
manipulaç
ões
02 7,4 06 22,2
Erradas 01 3,7 00 0,0
Certas, pois
transmitem verdades
01 3,7 03 11,1
81
Tabela 9 - Conhecimento sobre aplicações da física moderna
1ª Aplicação 2ª Aplicação
Número de
alunos
Porcentagem
%
Número de
alunos
Porcentagem
%
Não 20 74,1 01 3,7
Sim 07 25,9 26 96,3
Tabela 10 - Materiais utilizados em dispositivos de alta tecnologia
1ª Aplicação 2ª Aplicação
Número de
alunos
Porcentagem
%
Número de
alunos
Porcentagem
%
Não 25 92,6 03 11,1
Sim 02 7,4 24 88,9
Tabela 11 - Definição de materiais semicondutores
1ª Aplicação 2ª Aplicação
Número de
alunos
Porcentagem
%
Número de
alunos
Porcentagem
%
Não 23 85,2 02 7,4
Sim 04 14,8 25 92,6
82
Tabela 12 - Definição de supercondutividade
1ª Aplicação 2ª Aplicação
Número de
alunos
Porcentagem
%
Número de
alunos
Porcentagem
%
Não 23 85,2 01 3,7
Sim 04 14,8 26 96,3
Tabela 13 - Visibilidade do átomo
1ª Aplicação 2ª Aplicação
Número
de
Porcentagem
%
Número
de
Porcentagem
%
Microscópios para
“ver” átomos
12 44,4 22 81,5
Com um microscópio
óptico comum
11 40,7 06 22,2
Com feixe de elétrons
energéticos
08 29,6 09 33,3
Com raios X 03 11,1 01 3,7
A olho nu 01 3,7 00 0,0
Com uma lupa 01 3,7 00 0,0
83
APÊNDICE C - Respostas das questões semi-abertas do
questionário
4ª questão: Que locais vocês conseguem fazer relação com os conteúdos de
Física?
1ª aplicação:
A1: “A ruas e avenidas”.
A2: “Em todos os lugares que passo como a rua”.
2ª aplicação:
A1: “Hospitais, em lojas automotivas”.
A2: “Ruas e avenidas, hospitais, dispositivos de segurança”.
A3: “Hospitais, elevadores e na rua”.
A4: “Hospitais, trem, elevadores”.
A5: “Está em todos os lugares”.
A6: “Em todos os locais, pois a Física faz parte da nossa vida em tudo”.
A7: “Hospitais”.
A8: “Hospitais, dispositivos de segurança, laser, etc”.
A9: “Festas, carros”.
5ª questão: O que é tecnologia para você?
1ª aplicação:
A1: “Um mundo que cresce e evolui a cada dia”.
A2: “Evolução do mundo”.
84
6ª questão: Com relação à frase: A tecnologia trás prosperidade e geração de
empregos. Você:
1ª aplicação:
A1: “Para alguns ela trás prosperidade, mas para as pessoas que fazem
trabalhos manuais, podem perder o emprego para máquinas”.
A2: “Pois muitas vezes a tecnologia substitui a mão de obra de muitos
trabalhadores que acabam ficando desempregados”.
A3: “Porque para manusear as máquinas precisamos de capacitados, isso
gera empregos, mas máquinas também estão ocupando o lugar humano”.
A4: “Pois, a máquina também substitui o ser humano”.
A5: “Sim concordo plenamente com a geração de empregos para os mais
jovens, com mais empregos as pessoas teriam mais gosto pela tecnologia”.
A6: “Porque as máquinas vão precisar de pessoas para operá-las e com
essas máquinas os donos de empresas poderão despedir os empregados que não
servirão mais, pois as máquinas os substituirão”.
A7: “Pois em parte a tecnologia nos ajuda a viver com mais comodidade,
mas por outro lado trás o desemprego”.
A8: “Trazer prosperidade, pode ser, mas empregos, não porque muita
gente está sendo mandadas embora pra por máquinas no lugar”.
A9: “Em algumas vezes sim, mas em outras partes ela nos trás
problemas, como por exemplo, no clima, pensam em algumas vantagens e
esquecem de outras”.
A10: “Porque por um lado é bom ter a tecnologia ao nosso redor, e acho
que a tecnologia não traz emprego, melhor dizendo faz desempregar”.
A11: “Em parte, porque ao mesmo tempo em que gera emprego, também
tira. Algumas fábricas tiraram os funcionários e substituíram por máquinas e por
outro lado com a tecnologia surgem mais empregos”.
85
A12: “Concordo à parte pois a tecnologia hoje trás muito dinheiro, mas
dificilmente gera emprego”.
A13: “Muita tecnologia pode estragar pois os homens estão inventando
robôs aí pode substituir o trabalhador”.
A14: “Em algumas empresas a tecnologia tira o emprego de algumas
pessoas. E gera empregos principalmente na área de informática”.
A15: “Concordo em parte pois com a geração das máquinas causa muito
desemprego”.
A16: “A tecnologia facilita muito a nossa vida, mas o que adianta tudo isso
se não traz muitos empregos”.
A17: “Pois, a tecnologia trás sim prosperidade mais gera menos emprego
porque as máquinas estão substituindo as pessoas de seus trabalhos”.
A18: “Concordo em partes, a tecnologia nos ajuda no dia-a-dia como,
internet, computadores, mas não a gerar empregos”.
A19: “Concordo em parte, pois tanto como ganham empregos pessoas
que trabalham com robôs, máquinas, acabam os empregos de outras que são
substituídas por essas máquinas”.
A20: “Concordo em parte na geração de emprego, pois em muitos locais
de trabalho, a empresa usa máquinas que fazem o serviço mais rápido”.
A21: “Concordo em parte pois a tecnologia pode ser boa e ruim ao
mesmo tempo que traz benefícios e problemas também”.
A22: “Porque nem todos tem condições de pagar para aprender e logo vai
ter muitas máquinas e apenas alguns trabalhadores para tomar conta”.
A23: “Sim porque se a gente não tivesse tecnologia o país não ia se
desenvolver”.
A24:
“Porque quanto mais tecnologia mais desemprego porque a máquina
está tomando lugar do homem”.
86
A25: “Porque com muita tecnologia muitos operários são desvalorizados
nas empresas perdendo seus cargos para máquinas”.
A26: “Com mais máquinas, as pessoas acabam sendo trocadas em seus
empregos”.
A27: “Com a tecnologia, na maioria das fábricas não é preciso usar mão-
de-obra e isso causa desempregos”.
2ª aplicação:
A1: “Porque tem que ter mão de obra especializada”.
A2: “Pois algumas máquinas substituem os humanos”.
A3: “Trás empregos porém trás violência mas pelo lado positivo trás lazer
e felicidade”.
A4: “Algumas empresas substituíram os homens por máquinas e robôs”.
A5: “Dependendo não trás benefícios, como por exemplo, alguns robôs”.
A6: “Creio que de fato a tecnologia trás prosperidade e até facilita a vida
de todos, todavia em alguns setores a tecnologia ganha da força humana, o que às
vezes vem a prejudicar no setor emprego”.
A7: “A tecnologia trás prosperidade e geração de empregos, mas da
mesma forma as vezes (ou na maioria das vezes) acaba tirando empregados”.
A8: “Podem ser colocadas máquinas, em vez de pessoas físicas”.
A9: “Porque nem toda tecnologia trás benefícios convenientes”.
A10: “Concordo que empregos possam surgir, mas tanta prosperidade
não”.
A11: “Trás prosperidade para as pessoas que tem dinheiro para estudar e
si informar, mas não trás prosperidade para os pobres”.
87
A12: “Depende de como vai ser essa tecnologia, em parte pode trazer
benefícios a uns e a outros não”.
A13: “Pois é tecnologia que causa a poluição sonora com os carros, o
trânsito, por exemplo, as pessoas perdem a cabeça umas com as outras”.
A14: “Porque trás muitos empregos ficando um desemprego menor”.
A15: “Trás mais empregos a tecnologia, mas precisam de pessoas
especializadas”.
A16: “Pois com a tecnologia mais empregos com a relação de coisas
tecnológicas, vendas e compras serão aproveitados”.
A17: “A tecnologia trás emprego porque tem que ter mão-de-obra”.
A18: “Concorde pois gera novos empregos, e pede mão-de-obra
especializada”.
A19: “Ajuda muitas pessoas qualificadas a conseguirem emprego, quanto
mais ela for especializada mais chances de emprego ela vai ter”.
A20: “Tem que ter mão-de-obra especializada, tem que conhecer e
especializar, e vender; por isso a tecnologia gera muitos empregos”.
A21: “Com o crescimento da robótica, precisarão de mais homens para
comandá-las”.
A22: “Pode ser que na criação de alguma tecnologia forneça mais
empregos e não substitua o homem por máquina”.
7ª questão: O que é ciência?
1ª aplicação:
A1:
“Para mim as ciências é um pouco de tudo que está acima, tanto a
parte teórica quanto a parte prática (inventos e experiências)”.
88
2ª aplicação:
A1: “Penso que a ciência é o conjunto de todos esses fatores: como leis,
teorias que explicam o mundo, as disciplinas escolares, conhecimentos em favor a
humanidade, tudo isso está relacionado à ciência”.
8ª questão: Em sua opinião as teorias científicas são:
1ª aplicação:
A1: “Certas, porque trazem verdades sobre a ciência”.
A2: “Porque eles só pensam em interesses e manipulações”.
A3: “Tudo está sujeito a erro, principalmente teorias científicas, pois já
erraram uma vez e podem errar de novo”.
A4: “Com o passar do tempo as pessoas começam a questionar tudo que
já foi feito e existe, e com isso conhece e descobre coisas novas”.
A5: “Porque nem tudo que eles falam é certo, é sempre duvidoso”.
A6: “Questionáveis, pois com o passar do tempo ou com as mudanças de
interesses de pessoas importantes podem ser mudados os acontecimentos”.
A7: “Pois muitas teorias até hoje formadas se modificaram com o passar
do tempo e a evolução da humanidade”.
A8: “Podem ser questionáveis por que ao passar dos anos elas podem
alterar-se, mas também por ser um erro científico por isso duvido um pouco”.
A9: “Nem todas são comprovadas”.
A10: “Questionáveis, pois muitas experiências que foram feitas
antigamente tiveram sentido, mas ao longo do tempo o sentido também mudou a
opinião e foi comprovada”.
A11: “Questionáveis, pois nem tudo o que eles falam eu acredito. Ex.: big
bang, não acredito que a Terra foi formada assim”.
89
A12: “Porque algo dado como não curável (doença), pode ter resolução
ao longo dos anos”.
A13: “Questionáveis, pois com o passar do tempo desenvolve-se coisas
novas em nosso mundo”.
A14: “Questionáveis, porque a cada tempo que passa os cientistas vão
tendo novas descobertas em função da ciência”.
A15: “As teorias científicas não são erradas, mas não sabemos se é certo,
essas teorias acabam levando/causando dúvidas. Algumas coisas são certas e
outras duvidosas”.
A16: “A cada dia surge uma nova teoria sobre um determinado assunto.
Exemplo: a origem do planeta, enfim, em qual acreditar?”.
2ª aplicação:
A1: “São questionáveis, porque as teorias científicas podem ser sim
modificadas ao longo dos anos”.
A2: “Por que nem tudo é perfeito”.
A3: “Duvidosas, pois todas as experiências correm risco a erro”.
A4: “É porque tudo que a gente faz eles arrumam uma explicação, pois
sempre fica outra dúvida no lugar da outra é por isso também que na minha opinião
a ciência nunca vai acabar e nem pode”.
A5: “Tudo o que é feito é comprovado com pesquisas, não somente na
área da Física, mas também na Química”.
A6: “São questionáveis, pois ao longo do tempo novas experiências são
feitas e assim novas descobertas”.
A7:
“São teorias que são questionáveis, pois a sempre o que se
questionar”.
90
A8: “Questionáveis – sim podem mudar ao longo do tempo, a cada ano
estão descobrindo coisas novas”.
A9: “Eu acho que são questionáveis e também duvidosas, pois sendo só
uma teoria podem tanto estar erradas como podem ser modificadas”.
A10: “São muito boas, pois comprovam muitas coisas como: DNA
comprova se a pessoa é filho dela e outras coisas”.
A11: “Pois já vi muitas teorias que mudaram com o passar dos anos, por
exemplo, a teoria dos átomos que se alteram com o passar do tempo”.
A12: “Duvidosas, muitas vezes não é o que esperamos nem sempre sai
tudo certo”.
A13: “Como nas pesquisas sobre o átomo, ela passou por várias
modificações”.
A14: “As teorias podem mudar ao longo do tempo, e o que hoje em dia
não é manipulado por interesse”.
A15: “Porque existem teorias científicas que estão sujeitas a erros,
dúvidas e manipulação, pois as teorias também, afinal, trazem muito dinheiro para
sujeitos de alto nível”.
A16: “Não são totalmente corretas, pelos fatores acima”.
A17: “Podem ocorrer várias situações que podem influenciar a teoria da
física”.
A18: “Questionáveis e duvidosas, pois podem muito bem serem
modificadas e terem novos avanços”.
A19: “Todos nós estamos sujeitos a errar, portanto com os cientistas não
estaria diferente”.
9ª questão: Você conhece alguma aplicação da Física Moderna?
1ª aplicação:
91
A1: “Física quântica”.
A2: “Calculando o espaço, massa, etc.”.
A3: “Carro, parques de diversão”.
A4: ”Descobriram que Plutão não faz parte do sistema solar”.
A5: “Bomba atômica”.
A6: “Física quântica”.
A7: “Computadores”.
10ª questão: Alguns dos equipamentos e aparelhos que hoje utilizamos fazem uso
de dispositivos de alta tecnologia, tais como os chips microeletrônicos. Baseados em
que materiais estes dispositivos são feitos?
1ª aplicação:
A1: “Celular e outros”.
A2: “Em alguns metais como ouro, cobre e metais nobres”.
11ª questão:Você sabe o que são materiais semicondutores?
1ª aplicação:
A1:“Que conduzem energia”.
A2: “Eu acho que são conduzidos por alguém”.
A3: “Materiais pouco condutores”.
A4: “Que são capazes de conduzir energia”.
12ª questão: Você sabe o que é supercondutividade?
1ª aplicação:
A1: “É um material que é capaz de conduzir corrente elétrica”.
92
A2: “Mas não sei explicar (só um pouco)”.
A3: “Coisas de alta tensão como postes de luz”.
A4: “Energia demais”.
93
ANEXOS
ANEXO A - Trabalho sobre cientistas
94
95
96
ANEXO B - Física quântica
97
98
ANEXO C - Individual
99
100
101
ANEXO D - Determinação da constante de Planck utilizando leds
102
103
104
Livros Grátis
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