Projeto de atuação física -versão final 2013-1 (1)

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Projeto de atuação física -versão final 2013-1 (1)

  1. 1. UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA – UCB VIRTUAL WALDIR BOSCO DE ARRUDA MONTENEGRO CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU EM ENSINO E APRENDIZAGEM DE FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA PARA O ENSINO MÉDIO PLANO DE ATUAÇÃO NA DISCIPLINA 2013
  2. 2. 1 UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA – UCB VIRTUAL WALDIR BOSCO DE ARRUDA MONTENEGRO UMA NOVA “ABORDAGEM DA FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA PARA O ENSINO MÉDIO”. Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para conclusão do curso de Pós-Graduação Lato Sensu em Ensino e Aprendizagem de Física Moderna e Contemporânea para o Ensino Médio. Orientador: Guimarães Brasília/DF 2013 Paulo Henrique Alves
  3. 3. 2 Dedico este trabalho aos meus pais, aos meus irmãos, aos familiares e amigos que sempre me apoiaram e me incentivaram a seguir nos estudos.
  4. 4. 3 Agradecimentos Primeiramente agradeço a Deus, que me concedeu a oportunidade de viver a fim de conquistar mais esta etapa. A Ele que me deu força, coragem e persistência para vencer todos os obstáculos durante os anos do curso. À minha família, pois sem ela não teria chegado até aqui. À minha esposa que sempre acreditou em mim e me incentivou na busca dos meus sonhos, fazendo o possível e o impossível para me ajudar a alcançá-los, mesmo com todas as dificuldades que enfrentamos ao longo desses anos. A minha família pelo apoio e compreensão. A vocês que me ensinaram a ser um cidadão de bem, honesto e batalhador.
  5. 5. 4 “Como se me apresentaria o mundo se eu pudesse viajar em um raio de luz?” (Albert Einstein)
  6. 6. 5 RESUMO Neste trabalho está sendo apresentado uma visão crítica do ensino da Física Moderna na atualidade. E também, de como poderíamos fazer a inserção dessa disciplina em sala de aula, utilizando alguns recursos didáticos que serviriam de suporte, ajudando assim, na superação das dificuldades do ensino-aprendizagem, mostrando que, mesmo não havendo uma reformulação no currículo dessa disciplina, podemos buscar novas formas de ensinar e aprender a Física Moderna nas escolas. Palavras chave: Física Moderna,Inserção,superação e reformulação
  7. 7. 6 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 7 1. SITUAÇÃO PROBLEMA E SEU CONTEXTO................................................. 8 2. MARCO TEÓRICO........................................................................................... 13 3.PLANO DE ATUAÇÃO NA DISCIPLINA.......................................................... 16 4.RESULTADOS ESPERADOS .......................................................................... 22 5.CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................. 23 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 25 ANEXOS (opcional) ............................................................................................ 26
  8. 8. 7 INTRODUÇÃO A Física, em particular, tem contribuído de forma significativa para o desenvolvimento da medicina e das engenharias, bem como para as demais áreas das ciências e da tecnologia. Além de estimular no aluno da educação básica e provável professor a ter posturas e ações que permitam a introdução de forma orgânica e estruturada da Física Moderna e Contemporânea em suas futuras aulas de Física. Este trabalho foi desenvolvido com o intuito de promover uma discussão acerca da pobreza e semelhança dos currículos de Física nas escolas brasileiras, assim como a divisão dos conteúdos em blocos tradicionais, que vem excluindo dessa forma, toda a Física desenvolvida do século XX em diante. Muitas vezes o tema Física Moderna é deixado para o final dos conteúdos trabalhados no terceiro ano do ensino médio, sendo muitas vezes abordado de forma superficial, sem a devida profundidade e detalhamento das suas aplicações nos dias atuais. Bem como muitas vezes o conteúdo nem é trabalhado, deixando os alunos à margem de um conhecimento científico de extrema importância. A divulgação dos princípios e aplicações da Física Moderna cumpre um papel importante para o entendimento e a desmistificação dos frutos da tecnologia atual e dos fenômenos naturais. Uma visão crítica do mundo, desde o ponto de vista de seus fundamentos, é crucial para construir uma sociedade ativamente envolvida com os seus problemas incluindo os de natureza social. Essa visão vem a ser importante para formar e estimular jovens na apreciação e na compreensão da Física Moderna, que é vista como uma nova fase nas investigações científicas, como um novo desafio proposto à inteligência e perseverança humana. Sendo assim, por que não apresentar nos materiais didáticos do primeiro e segundo ano do ensino médio, alguns textos que tragam aplicações da Física Moderna no cotidiano, ressaltando a sua importância para as diversas áreas das ciências e tecnologias, fomentando assim o interesse e a discussão dos alunos para este assunto?
  9. 9. 8 A pesquisa em Ensino de Física no Brasil no que tange a introdução de Física Moderna e Contemporânea (FMC) tem lançado seus olhares sobre diferentes frentes. Na questão curricular alguns trabalhos investigaram os conteúdos específicos passíveis de tratamento no espaço escolar médio (Ostermann e Moreira, 1998). Outros estenderam suas perspectivas sobre aspectos do campo metodológico, além de pesquisas específicas que detectaram as deficiências características dos cursos de formação de professores (Terrazzan, 1994; Ostermann, 1999; Motta, 2000) e a falta de material didático específico para o tema. (Alvetti e Delizoicov,1998; Rezende Jr e Ricardo, 2003). 1 SITUAÇÃO – PROBLEMA E SEU CONTEXTO Comparando o ensino da Física em diversas instituições de ensino, percebemos que não há, no nível médio, efetivo acompanhamento dos avanços tecnológicos ocorridos nas duas últimas décadas e tem se mostrado cada vez mais distante da realidade dos alunos. Verificamos então o reflexo dessa realidade, no desinteresse desses alunos pelo estudo da Física . A falta de contextualização, aliada a um curriculum obsoleto representa um grande problema para o desenvolvimento da prática pedagógica, que normalmente se resume em aulas monótonas e pouco significativa em termos da aprendizagem, para os alunos inseridos nesse processo. A falta da teoria, associada a uma prática dentro do contexto, do que é ensinado em sala de aula, também contribui para essa realidade. Nesse sentido, pesquisas estão sendo realizadas a fim de desenvolver estratégias que possam promover a motivação e o diálogo nas aulas de ciências, especificamente nas de física. Nas últimas décadas os avanços científicos e tecnológicos têm despertado nos jovens olhares mais atentos sobre temas relacionados às ciências de uma forma geral. Porém, a física ministrada para os nossos estudantes, tem contribuído de forma pouco significativa nesse sentido, principalmente para o desenvolvimento do conhecimento cientifico. Entretanto é preocupante como o ensino da Física, particularmente a Física no ensino médio, não tem acompanhado esse desenvolvimento e cada vez mais se
  10. 10. 9 distancia das necessidades dos alunos no que diz respeito ao estudo de conhecimentos científicos mais atuais. Um dos fatores que contribuem para esse quadro é a defasagem em termos de conteúdo do atual currículo de Física e aquilo que o aluno é informado, pela mídia escrita e falada, sobre os avanços e descobertas científicas no campo da Física no Brasil e no mundo. Isso retrata bem a realidade do ensino da Física na atualidade,é triste quando ouvimos alunos ligados a rede de ensino público,e até mesmo da rede particular admitindo que não sabem o que aborda a Física Moderna,e que nem estudaram esse assunto. Quando indagamos os seus professores,sobre essa cruel realidade,nos é relatado que a carga horária da disciplina de Física,é muito reduzida,portanto,o conteúdo é suprimido e deixado de fora.Dessa forma a atualização do currículo não pode ser desvinculada da preocupação com a formação inicial e continuada de professores. E que não basta introduzir novos assuntos que proporcionem análise e estudos de problemas mais atuais se não houver uma preparação adequada dos alunos das licenciaturas para esta mudança e se o profissional em exercício não tiver a oportunidade de se atualizar. Sendo assim, os professores devem ser os principais interessados no processo de mudança curricular, pois serão eles que as implementarão na sua prática pedagógica. Numa citação de Terrazzan (1992), nos apresenta a afirmação que a divisão curricular adotada no ensino de Física nas escolas do ensino médio segue, basicamente, a sequência ditada pelos modelos estrangeiros, o que na prática exclui a Física desenvolvida no último século e não permite que os alunos a compreendam como um empreendimento humano. Adverte ainda que qualquer proposta que vise uma reformulação no currículo dessa disciplina deve respeitar a inserção dos professores que atuam nesse nível de ensino no desenvolvimento dessa tarefa. [...] É viável ensinar FMC no EM, tanto do ponto de vista do ensino de atitudes quanto de conceitos. É um engano dizer que os alunos não têm capacidade para aprender tópicos atuais. A questão é como abordar tais tópicos [...] Se houve dificuldades de aprendizagem não foram muito diferentes das usualmente enfrentadas com conteúdos da física clássica [...] Os alunos podem aprendê-la se os professores estiverem adequadamente preparados e se bons
  11. 11. 10 materiais didáticos estiverem disponíveis. E.A. Terrazzan, Caderno Catarinense de Ensino de Física 9, 3 (1992). Sendo assim, reforça a discussão sobre a necessidade de atualização curricular, com base nas pesquisas analisadas, parece constituir um assunto esgotado. Os principais problemas que surgem dessa análise referem-se ao “como fazer”, a fim de que os tópicos de Física Moderna e contemporânea não se tornem apenas mais um ''tópico problemático'' num currículo que necessita de uma reforma urgente. Afirmando que o caráter formativo desses tópicos deve ser priorizado e que faz-se necessário buscar propostas que fujam da mera informalidade do assunto, a fim de que não sejam inseridos como pontos isolados em um currículo que já é bastante extenso. Diante de análise dos textos da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional [14], dos Parâmetros Curriculares Nacionais - PCN [15] e, mais recentemente, das Orientações Curriculares Nacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio - PCN+ [16], mostra que o 'Novo Ensino Médio' deve priorizar ''[...]a formação geral em oposição à formação específica; o desenvolvimento de pesquisar, buscar informações, analisá-las e selecioná-las; a capacidade de aprender, criar, formular, ao invés do simples exercício de memorização'' [15, p. 5]. Com relação ao ensino de Física nesse nível de ensino, indicam que a escolha dos temas a serem abordados deve ser feita de modo que o conhecimento de Física deixe de se estruturar como um objeto em si mesmo, passando a ser entendido como um instrumento para a compreensão do mundo. Os textos assinalam que os conhecimentos de Física são fundamentais para a formação científica do cidadão contemporâneo e que o estudo dos conceitos físicos deve ser contextualizado e interagir com outras disciplinas de forma a ganhar sentido quando aplicado ao dia a dia de jovens e adolescentes. Apontam ainda para
  12. 12. 11 o fato de que alguns aspectos da chamada física moderna são indispensáveis para que os alunos possam adquirir uma compreensão mais abrangente dos conhecimentos físicos necessários para o entendimento das tecnologias mais recentes. Assim, habilidades e competências precisam ser construídas no ensino de Física de forma a dar significados aos conhecimentos adquiridos e ''...os critérios que orientam a ação pedagógica deixam, portanto, de tomar como referência primeira 'o que ensinar de física', passando a centrar-se sobre o 'para que ensinar Física'...'' [16, p. 78.], visando uma formação científica mais crítica e, consequentemente, mais adequada à formação da cidadania''. Diante de tudo que foi apresentado, fazemos o seguinte questionamento: Por que não fazer a inserção da Física Moderna desde as séries inicias do ensino Médio? Stannard (1990) justifica a atualização curricular ao relatar um levantamento feito com estudantes universitários que mostrou que é a Física Moderna relatividade restrita, partículas elementares, teoria quântica, astrofísica - que mais os influencia na decisão de escolher Física como carreira. Em outro estudo, com o objetivo de preparar um livro introdutório sobre relatividade geral, o autor entrevistou 250 crianças de cerca de 12 anos para saber o que elas conheciam sobre tópicos relevantes ao assunto (gravidade, aceleração). Surpreendentemente, encontrou que um terço já havia ouvido falar em buracos negros e tinha uma vaga idéia do que se tratava. Um número razoável relacionava Big Bang com origem do universo. Elas mostraram-se intrigadas por estes tópicos e desejavam saber mais a respeito. O que sabiam, haviam aprendido pela televisão e através de filmes de ficção científica (e não sabiam que tais idéias interessantes vêm "sob o rótulo" de Física). Stannard, ao analisar os currículos secundários de Física, critica-os por darem a impressão de terem sido escritos há cem anos (como se nada tivesse ocorrido na Física deste século). O autor sugere que sejam escritos livros e textos com abordagens inovadoras de FMC como forma de encorajar a revisão curricular. Através da chamada "física do cotidiano", Valadares e Moreira (1998) apresentam sugestões conceituais e práticas, de como introduzir no ensino médio
  13. 13. 12 tópicos de FMC relacionados com o cotidiano dos alunos. São considerados três tópicos: efeito fotoelétrico, laser e emissão de corpo negro, enfatizando-se algumas de suas aplicações através de experiências simples e acessíveis a escolas com modestos recursos financeiros. Também nesta linha Laburú et al. (1998) descrevem o funcionamento dos mostradores de cristais líquidos, empregados na maioria dos "displays" de relógios, calculadoras, mostrando que, com alguns conceitos já trabalhados na escola (como eletricidade e polarização), é possível introduzir um assunto contemporâneo nas aulas de nível médio. Não há como negar a importância do ensino de Física Moderna e Contemporânea no ensino médio. Por outro lado, os desafios não são fáceis. A formação dada na universidade não está sendo suficiente para garantir a competência necessária aos novos professores quanto ao ensino desse conteúdo. Ter consciência de nossas defasagens, por outro lado, não pode significar acomodação, mas deve sim, ser convertida em uma postura de busca e crescimento pessoal. Não é porque não aprendemos algo na universidade que iremos seguir nossa profissão sem buscar aperfeiçoamento. Devemos atentar ainda, para os perigos conceituais nos livros didáticos. Restringir nossa futura atuação ao que está presente nos livros enviados pelo MEC é afirmar nosso descompromisso efetivo com a educação. Assim como ocorre em outras profissões devemos nos aperfeiçoar constantemente e manter uma postura crítica, visando avaliar o que é mais adequado efetivamente ao ensino. Por outro lado, devemos ser pesquisadores em nossas futuras salas de aula. As maneiras mais adequadas de ensinar Física Moderna e Contemporânea precisam ser estudadas, e o professor atuante no ensino médio é quem está em contato com a realidade. Quem melhor do que aquele em contato com situações reais para desenvolver as melhores estratégias de ensino? Talvez a sensação de que a teoria não funciona na prática exista porque as pessoas em contato com a prática não se coloquem na posição de construtor do conhecimento. Devemos valorizar a experiência dos docentes atuantes, e a melhor forma de valorizar esse conhecimento é convertê-lo, a meu ver, em publicações e propostas disponíveis a
  14. 14. 13 toda comunidade acadêmica. Deixar as pesquisas em educação somente para aquelas pessoas que vivem dentro da universidade, dentro de salas que não são a realidade da periferia, por exemplo, é realmente desvalorizar todo o saber dos professores de nível médio que lutam e buscam para que seus alunos, apesar de tantas dificuldades, aprendam. O conjunto das idéias aqui resumidas,é apenas um ponto de partida para uma nova forma de encarar a presença da Física moderna no ensino atual.Com isso pretendemos demonstrar que, somente através de práticas concretas, tentativas, erros e sucessos, experiências compartilhadas e muita discussão que, de fato, começarão a ser produzidas novas alternativas para o ensino da Física moderna no ensino médio. 2 MARCO TEÓRICO Nas últimas décadas verificaram que as dificuldades e abstrações da Física moderna não são tão maiores do que aquelas que se apresentam na Física clássica.Aproximar o estudante da produção científica moderna, numa abordagem ao alcance de sua interpretação e crítica, lhe proporcionará o entendimento dos limites da Física. Se, por um lado, a Física Clássica constrói as bases sólidas para o conhecimento científico da Física e oferece uma explicação aceitável (teóricamente) para os fenômenos cotidianos que cercam o dia a dia do estudante, a Física Moderna e Contemporânea amplia a visão da ciencia para os níveis macro e microscópicos permitindo, ainda, que o estudante avalie a relação entre os saberes científicos e sua influência nos fatores de prosperidade e desenvolvimento das organizações sociais, nos processos políticos, econômicos e culturais, bem como a sua interferência na forma de viver e pensar da humanidade. Um século de evolução do conhecimento científico foi negligenciado nas escolas de nível médio. No entanto, pesquisas realizadas nas últimas décadas verificaram que as dificuldades e abstrações da Física moderna não são tão maiores do que aquelas que se apresentam na Física clásica. Carvalho, A. M. P., na sua obra ”Física: proposta para um ensino construtivista” (2007), nos apresenta uma abordagem bastante interessante dos temas de Física Moderna e de como eles devem ser inseridos no ensino médio.
  15. 15. 14 Carvalho.A.M.P., afirma em sua obra que pensou em chegar à Física Moderna através da Óptica Física seguindo os passos de Albert Einstein. A Óptica Física, infelizmente, segundo a mesma é pouco explorada no ensino da Física. Sendo que através dela poderíamos levar ao aluno conhecimentos da História da Ciência, os textos originais dos cientistas e introduzi-lo no estudo da Física Moderna, já que a Física Quântica se relaciona à natureza da luz e a Relatividade Especial de Einstein à velocidade da luz. Geralmente, esses assuntos são trabalhados com alunos do segundo ano do ensino médio através de projetos. Um exemplo de projeto é o esquematizado na tabela 1.(em anexos ) . De acordo com essa proposta, a Física Moderna inaugurou um novo modo de pensar não só na ciência como também em várias outras áreas do conhecimento, permitindo visualizar o mundo como uma teia interrelacionada e interdependente de fenômenos. Essa visão permitiu relacionar as partes com o todo e o todo com as partes, rompendo com a causalidade linear e dando lugar à outra que contempla a interação, a probabilidade e a complementaridade que favorece a apropriação, o diálogo e a negociação, características necessárias na construção de uma nova organização social em que devem participar atores diferentes dada a complexidade atual. Por isso, a educação científica de hoje precisa contemplar aquilo que é antagônico e complementar. O livro de Física da Rede Salesiana de Escolas,do 1° ano do Ensino Médio , dos autores: Heliete Meira Coelho Arruda e Pedro Henrique Arruda Aragão,nos apresenta na sua proposta curricular,uma redistribuição dos conteúdos que tradicionalmente constituem os currículos de Física para o ensino médio, com vistas a favorecer: a inserção de conteúdos de Física moderna e a exploração de temas,tais como Universo e tecnologia;o relacionamento entre os diferentes tópicos da Física e desta com as demais áreas do saber;o permanente diálogo com o cotidiano;a exploração de atividades que estimulem o estudante para o desenvolvimento de habilidades no sentido mais amplo,englobando aquelas específicas à Física e a estruturação do pensamento científico,bem como aquelas que constituem o núcleo comum do projeto pedagógico da Rede Salesiana de Escolas.
  16. 16. 15 Sendo assim,a introdução da Física Moderna no ensino médio é de suma importância conforme atestam vários estudos na área. Podemos destacar dentre os motivos mais convincentes aqueles que permitem que os alunos dialoguem com os fenômenos físicos que estão por trás do funcionamento de aparelhos que, atualmente, são utilizados de forma corriqueira no dia-a-dia da maioria das pessoas, fato, aliás, que torna o assunto bastante interessante. Carvalho, A. M. P., destaca em sua obra ser imprescindível que o estudante do segundo grau conheça os fundamentos da tecnologia atual, já que ela atua diretamente em sua vida e certamente definirá o seu futuro profissional. Daí a importância de se introduzir conceitos básicos da Física Moderna e, em especial, de se fazer uma ponte entre a física da sala de aula e a Física do cotidiano. Ela destaca que a importância de se fazer essa relação é candente para o estudante/cidadão, pois através dela é possível analisar algumas implicações da ciência no aspecto social, cultural, ecológico, enfim, global. E de que conhecendo essas implicações é possível adotar posturas éticas e políticas, cada vez mais necessárias quanto ao uso das modernas tecnologias que o avanço da ciência possibilita.Diante dessas ponderações,acreditamos que todos que tem acompanhado a evolução da Física Moderna, sabem que cabe a nós, profissionais da educação, a mediação entre o conhecimento e o estudante no sentido de que este desenvolva seus próprios,mecanismos para conquistar sua liberdade intelectual, com autonomía advinda na sua capacidade de aprender e enfrentar desafíos, construindo uma crítica em relação ao papel das ciencias na sociedade contemporânea, O exercício da cidadania baseia-se no conhecimento das formas contemporâneas de linguagem e no domínio dos princípios científicos e tecnológicos que atuam na produção moderna. Como pudemos perceber, são inúmeras as razões para que o ensino da Física Moderna seja implantado nas escolas do ensino médio, porém sabemos que a carga horária das aulas de Física nas escolas, principalmente nas públicas, é pequena, que o vestibular é um grande fator limitante e que a compatibilidade do estudo da Física Clássica e da Física Moderna, dentro da mesma programação de três anos de 2° grau, talvez seja o problema mais difícil a ser enfrentado, de modo a
  17. 17. 16 garantir a aceitação e, consequentemente, as chances de sucesso de uma reformulação do tipo proposto. Mas, parafraseando o professor João Zanetic, da USP, sabemos que é necessário que “ensinemos a física do século XX antes que ele acabe”. (ZANETIC, 1989). Bem, o século XX já acabou e outra forma de ver o mundo se iniciou, temos que correr atrás do prejuízo. Com isso, não pretendemos detalhar o formalismo matemático dos tópicos envolvidos, nem nos aprofundarmos nestes assuntos, pois isso faria com que nós perdêssemos pelo meio do caminho. Mas, é importante percebermos que a Física é mesmo uma teia de conhecimentos interligados e interdependentes e notar que aqueles que a vêem somente como uma ciência formulista, não vêem mais do que a ponta de um enorme iceberg, portanto não conhecem esta maravilhosa ciência. 3 PLANO DE ATUAÇÃO NA DISCIPLINA Sobre a inserção da Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio, sabemos que muitas são as dificuldades encontradas pelos professores para introduzir, de fato, esses conhecimentos nas salas de aula. Os alunos costumam se queixar que aprender Física é complicado porque falta uma conexão entre o que é visto em sala de aula e o que acontece no dia a dia. Uma pergunta bastante freqüente em sala de aula é: “Pra que é que eu vou precisar de Física na minha vida?” As respostas a esta pergunta podem ser as mais variadas, no entanto não convencerão aos alunos que a fizerem se o conhecimento for tratado como algo que possua pouco sentido prático para o aluno. De acordo com um documento publicado pela UNESCO (2005) intitulado “Ensino de Ciências: o futuro em risco”, é citado que o desenvolvimento científico e tecnológico de um país está diretamente relacionado com o conhecimento produzido. Relatando ainda que as diferenças entre avanço e atraso residem, em
  18. 18. 17 grande parte, na escola capaz de preparar a população para tempos mais exigentes, e que uma formação escolar que contemple conhecimentos científicos e tecnológicos refletem numa melhora na vida das pessoas. Segundo a UNESCO, da mesma forma como diz a LDB, esta educação é importante na formação da cidadania, pois permite as pessoas terem oportunidade de discutir, questionar, resolver problemas e criar soluções, bem como compreender o mundo que as cercam. De acordo com o que consta, uma educação voltada para a ciência e tecnologia é ainda fundamental não apenas por proporcionar à população a capacidade de desfrutar dos conhecimentos científicos e tecnológicos, mas também para despertar vocações, a fim de criar estes conhecimentos. Tendo em mente, esses aspectos citados anteriormente, apresentamos um Plano de Ensino sobre o tema: Introdução à Física Quântica, da Rede Salesiana de Escolas, como um indicativo de como poderíamos minimizar os problemas enfrentados pelos professores, quanto a uma aprendizagem mais significativa da Física Moderna para os seus alunos. E também, de como poderíamos fazer a inserção dessa disciplina em sala de aula, utilizando alguns recursos didáticos que serviriam de suporte, ajudando assim, na superação das dificuldades do ensinoaprendizagem. Mostrando que, mesmo não havendo uma reformulação no currículo dessa disciplina, podemos buscar novas formas de ensinar e aprender a Física Moderna nas escolas. PLANO DE AULA Professor: Waldir Bosco De Arruda Montenegro Objetivo Geral Espera-se, ao final do módulo, que os alunos sejam capazes de: - identificar os dois problemas teóricos na Física clássica do século XIX que desencadearam a revolução na Física do século XX: a detecção do éter e a radiação de corpo negro;
  19. 19. 18 - conhecer os fundamentos das duas teorias da relatividade de Einstein; - conhecer alguns elementos de mecânica quântica, em particular o efeito fotoelétrico e suas aplicações na tecnologia atual; - informar-se sobre algumas inovações na física da segunda metade do século XX – modelo de quarks e a nanotecnologia; - compreender quais são as “promessas” de avanço num futuro próximo nessas áreas do conhecimento. - ENCONTRO DE FORMAÇÃO – FÍSICA 2013 Para organizar a proposta de trabalho em sala de aula. Metas -Entender a quebra de paradigmas científicos. Conteúdos -O éter. - Emissão de radiação. Compreender a questão do éter. - Identificar o problema da emissão de radiação por corpos negros. Sequência didática - Fazer uma rápida revisão das descobertas do século XIX e para discutir a necessidade do éter e o horror que havia a respeito da existência do vácuo. Peça aos alunos que façam uma leitura do texto:A física no início do século XX(p. 4 e 5 ) quais as descobertas que eles associam a cada um dos cientistas citados. -Mostrar aos alunos que no experimento de Michelson - Morley não se observou uma diferença de tempo que justificasse a existência do éter, mas, mesmo assim, muitos cientistas continuaram a acreditar Recursos -Atividade Experimental: Montagem de um Interferômetro de Michelson de baixo custo. http://www.peri odicos.ufsc.br/in dex.php/fisica/ar ticle/view/10025 Interferômetr o de Michelson | Catelli | Caderno ... Periódicos UFSC Número de aulas em sua existência. previstas:04 -Fazer uma comparação entre as três importantes leis construídas para a radiação de corpo negro: a lei de Wien, que aulas de 40 minutos. Avaliação Observações Sendo -Será contínua através da participação dos alunos em sala de aula. -Pesquisas. -Exercícios realizados em sala. -Ao final de cada capítulo terá uma avaliação descritiva. (02) aulas para realização do experimento.
  20. 20. 19 atendia bem às altas frequências, a de Rayleigh--Jeans, que atendia às baixas frequências, e a lei de Planck, que surgiu posteriormente e resolveu o problema. Compreender as implicações físicas das bases das teorias da relatividade -Calcular as deformações no tempo e no espaço em referenciais próximos à velocida de da luz. Transforma -ções de Galileu. Transforma -ções de Lorentz. A relatividade do espaço e do tempo. A equivalênci a de referenciais A curvatura do espaçotempo. -Apresentar teorias propostas por Albert Einstein que revolucionaram a física no século XX. Essas teorias trouxeram a noção de que não há movimentos absolutos no Universo, apenas relativos. Outra diferença crucial com a física clássica é que, para Einstein, o Universo não é plano como na geometria euclidiana, nem o tempo é absoluto, mas ambos se combinam em um espaço-tempo curvo. Enquanto todos sempre acreditaram que a menor distância entre dois pontos é uma reta, Einstein veio afirmar que, para ele, a menor distância é uma linha curva. É importante termos em mente que, na verdade, as duas teorias são uma só, e que apenas foram apresentadas por Einstein em momentos diferentes. A teoria da relatividade restrita foi proposta em 1905 e traz os postulados da teoria, o princípio da relatividade,que afirma que as leis físicas se mantêm as mesmas em -Apresentar a reportagem da 5ª edição de outubro de 2002,da revista Scientific America Brasil:”Como construir uma máquina do tempo” Como construir uma máquina do tempo | Scientific American Brasil ... http://www2.uol .com.br/sciam/re portagens/como _construir_uma _maquina_do_te mpo.html Número de aulas previstas:04 -Será contínua através da participação dos alunos em sala de aula. -Pesquisas. -Exercícios realizados em sala. -Ao final de cada capítulo terá uma avaliação descritiva. -Sendo utilizadas duas (02) aulas para apresentar e discutir a reportagem da revista Scientific American Brasil.
  21. 21. 20 aulas de 40 todos os referenciais inerciais, e o princípio da velocidade constante da luz. Já a teoria da relatividade geral, proposta em 1916, trata de sistemas não inerciais Determinar a frequência da radiação capaz de produzir o efeito fotoelétrico -Relacionar a radiação e a tensão. -Quantum de energia. - Fóton ou quantum de luz. - Efeito Qualquer um que não se choque com a mecânica quântica é porque não a entendeu.” (Niels Bohr) fotoelétrico -Discutir com os alunos que algumas coisas são contínuas e outras são discretas,observando diferentes materiais como arroz e água. Como não conseguimos separar pedacinhos pequenos de água, que não podem ser novamente divididos, podemos então tratar a água como um material contínuo. Já o arroz é discreto, pois cada grão corresponde a uma unidade. A energia também se comporta como uma grandeza contínua mas, quando tratamos de energias muito baixas, a energia se comporta como uma grandeza discreta. A menor unidade de energia é determinada pela frequência emitida por uma constante, batizada de constante de Planck. Apresentar aos alunos a minutos. -Experimento virtual sobre Efeito Fotoelétrico. expressão e o valor da constante de Planck. O Efeito Fotoelétrico Experimento UFRN -Será contínua através da participação dos alunos em sala de aula. -Pesquisas. -Exercícios realizados em sala. -Ao final de cada capítulo terá uma avaliação http://www.dfte. descritiva. -Sendo ultilizada uma(01)aula para Experimento virtual sobre Efeito Fotoelétrico no laboratório de ufrn.br/caio/exp informática da erimento.html escola. Número de aulas previstas:04 aulas de 40 minutos.
  22. 22. 21 Determinar a carga elétrica de Partículas elementares -Distinguir os problemas físicos atuais. -A física no século XXI. -Partículas elementares Nanotecnologia. -No meio científico, a física de partículas e a nanotecnologia são alguns dos temas mais pesquisados atualmente. Além destes temas, o estudo de materiais, os sistemas dinâmicos, a teoria do caos, a neurociência, a física meteorológica e tantos outros temas estão sempre trazendo novas contribuições para a tecnologia e a melhoria da vida de todos. Dividir a turma em grupos e pedir aos alunos que pesquisem sobre alguns dos temas mais estudados em física no Brasil. Depois, organize-os em círculo para que contem aos demais o que descobriram.(pesquisa realizada no Laboratório de informática da escola) ESCOLA: SALESIANO SANTO ANTÔNIO Filme:O discreto charme das partículas elementares. www.universo doconheciment o.com.br/conte nt/view/261/ -Será contínua através da participação dos alunos em sala de aula. -Pesquisas. -Exercícios realizados em sala. -Ao final de cada capítulo terá uma avaliação Universo do descritiva. Conhecimento - O discreto charme das partículas ... Sendo (02) aulas Para o filme Número de aulas previstas:04 aulas de 40 minutos. NOME DOPROFESSOR: WALDIR BOSCO DE ARRUDA MONTENEGRO
  23. 23. 22 4 RESULTADOS ESPERADOS O Brasil é alvo de críticas tanto por parte de especialistas da área da Física como também de estudantes que presenciam o aprendizado dessa matéria. Segundo eles, outros fatores também contribuem, tais como o grande distanciamento entre o que é lecionado dentro de sala e o mundo exterior a ela, o distanciamento entre professor e aluno e a falta de interdisciplinaridade. Em razão desses motivos os alunos se sentem desestimulados com o ensino e consequente dificuldade no seu aprendizado. Com o presente trabalho, pretendemos que o ensino de Física Moderna seja feito de forma a mostrar aos alunos que essa ciência está presente em nosso dia-adia, que ela é nossa companheira. Relacionar matérias, levar experimentos para sala de aula, mostrar como que funciona na prática, fazer com que o aluno se motive e tome gosto pela matéria estudada. Ao falar da Física Moderna, por exemplo, que se mostre as suas aplicações no cotidiano. Sendo assim,que existe um vasto leque de opções que um educador pode utilizar visando a fácil compreensão do aluno e um possível gosto pelo assunto abordado. Que seja a prática uma das melhores opções, que nela o educando possa sentir a matéria, ver como funciona a teoria na prática. E que com o passar dos anos e com a evolução científica, percebam como essa disciplina ganhou muito destaque em relação às outras ciências e seu campo de estudo teve uma incrível evolução.Sendo Assim, que além da Física Clássica, obviamente muito importante, que também sejam transmitidas aos nossos alunos, ao menos noções de relatividade, visto que esta data do início do século passado e é extremamente relevante. Por exemplo, com certeza muitos alunos ficam curiosos "com o tal do LHC que quer achar um tal Bóson de Higgs". Seria interessantíssimo aproximá-los dessa realidade. Atualizando os conceitos do ensino médio de forma adequada certamente não só prepararia mais os alunos como também instigaria cada vez mais deles a
  24. 24. 23 seguirem a profissão. Esperamos que o ensino de Física Moderna (e também da física clássica) no ensino médio seja atrelado a renovação do método de ensino. Para que isso aconteça, julgamos fundamental a criação de laboratórios de física tanto nas escolas do ensino médio quanto nas Universidades. A física precisa ser mostrada ao aluno, despertar seu interesse. E, para isso, o laboratório presta seu serviço, aguçando a sua curiosidade. Ou seja, quando a Física Moderna entrar de vez em nossos currículos teremos que ensiná-la aos jovens, e não ocorrerão mais desculpas como hoje. Professores terão que se atualizar, e mesmo a divulgação científica será incrementada. O importante é que consigamos sensibilizar um número crescente de pessoas da nossa comunidade em torno da discussão da qualidade do ensino básico. 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Este trabalho de conclusão de curso, propõem uma redistribuição dos conteúdos que tradicionalmente constituem os currículos de Física para o ensino médio, com a finalidade da inserção dos conceitos de Física Moderna e a exploração de temas a ela relacionados. Essa redistribuição tem como base inicial que o estudante se aproprie dos saberes, estabelecendo relações entre diferentes noções e conceitos da Física Moderna por aproximações sucessivas a idéias que a ele podem ser apresentadas de diversas formas. Assim, ele pode aprender cada vez mais se um mesmo tema for abordado em diferentes momentos de aprendizagem e nas oportunidades que lhe são oferecidas para desenvolver o entendimento,fazer conexões com conhecimentos já apropriados e transpor novos conceitos para outros contextos. Assim,é necessário que se façam escolhas em torno de conceitos que permitam dotar o estudante não apenas de recursos para compreender o mundo que o cerca, mas também de bases para o pensar científico e futuras ampliações de saberes físicos e/ou intelectuais.
  25. 25. 24 As dificuldades conceituais enfrentadas pelos estudantes precisam ser superadas progressivamente e lentamente, sem que se subestime sua capacidade de enfrentar, cada vez mais, situações mais complexas. Consideramos que o aluno tem 3 (três) anos para construir a Física Moderna. Logo, os conceitos mais abrangentes, importantes ou de difícil compreensão podem ser abordados em três níveis, digamos assim: aproximação (adaptação e linguagem); aprofundamento e manutenção. É importante salientar que esses níveis se manifestam ao longo de cada série do ensino médio. Nesta proposta, o senso comum (conhecimentos intuitivos dos estudantes) tem seu valor como âncora para novos desenvolvimentos. Ou seja, leva explicitamente em consideração as concepções dos estudantes.Os processos de aprendizagem são função das situações e riqueza de experiências com as quais o estudante é confrontado e da exploração dos vários aspectos de um conceito nos diferentes contextos e as correlações destes com os conhecimentos sistematizados (científicos) ou não (senso comum) que o aluno já possui, constituem a base da compreensão para uma aprendizagem com significado. Nesta proposta, buscamos aproximar o estudante da produção científica moderna, numa abordagem ao alcance de sua interpretação crítica.
  26. 26. 25 REFERÊNCIAS CARVALHO, Anna Maria P. Física: proposta para um ensino construtivista. São Paulo: Editora Pedagógica e Universitária Ltda, 1989. PARÂMETROS CURRICULARES NACIONAIS, Parte III – Ensino Médio, MEC, Brasília, 1999. PIETROCOLA, M.; CARVALHO, A. M. P. [Org]. Atualização dos currículos de Física no Ensino Médio de escolas estaduais: a transposição das teorias modernas e contemporâneas para a sala de aula. Projeto Temático financiado pela Fapesp, Processo 03/00146-3, 2003. PINTO, C. A.; ZANETIC, J. É possível levar a física quântica para o ensino médio?, Caderno Catarinense do Ensino de Física, v.16, n.1, p.7-34, 1999 E.A. Terrazzan, Caderno Catarinense de Ensino de Física 9, 3 (1992). REIS,H. et al.O ENSINO de Física.Sistema Uno De Ensino.2009. VALADARES, E. C., MOREIRA, A. M. Ensinando física moderna no segundo grau: efeito fotoelétrico, laser e emissão de corpo negro. Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v. 15, n. 2, p. 121-135, ago. 1998. OSTERMANN, F., MOREIRA, M. A. Tópicos de física contemporânea na escola média brasileira: um estudo com a técnica Delphi. In: Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, 6., 1998, Florianópolis. Atas. STANNARD, R. Modern physics for the young. Physics Education, Bristol, v. 25, n. 3, p. 133, May 1990. ARAGÃO,Heliete Meira Coelho A.Física : Rede Salesiana De Escolas.2013
  27. 27. 26 ANEXOS Tabela 1 Proposta Para um Ensino Construtivista CONTEÚDO BÁSICO OBJETIVOS: Contribuir para que os estudantes ... ATIVIDADES DESENVOLVIDAS 1 -- Teorias sobre a luz. Conheçam as várias concepções sobre a luz no decorrer da história e os intentos para calcular sua velocidade. Leitura do texto ``A luz em bolas -- dualidade onda/partícula'' (Telecurso 2000 - aula 35) e discussão. 2 -- Ondulatória -- ondas, Saibam conceituar ondas, como comprimento, freqüência e podem ser e resolver problemas velocidade. referentes. 3 -- A luz como onda -fenômenos ondulatórios. Saibam o que é interferência, difração, polarização, refração e reflexão; entendam a luz como onda eletromagnética. Leitura e explicação conceitual e matemática. Leitura de textos e atividade experimental com laser; decomposição da luz em cores; mistura de luzes coloridas. saibam que os fenômenos de reflexão e refração podem ser 4 -- A luz como partícula -- explicados a partir da teoria Leitura de textos; pesquisa Óptica geométrica. corpuscular; conheçam o efeito sobre o efeito fotoelétrico. fotoelétrico e suas implicações na física e no mundo moderno. 5 -- Física Quântica. se interem do que trata a Física Quântica, seus princípios e implicações. Leitura de textos e exercícios. saibam que a velocidade da luz é a maior velocidade encontrada na natureza, discutam a existência do Leitura de textos; 6 -- Teoria da Relatividade. éter, conheçam a experiência de desenvolvimento Michelson-Morley relacionando matemático da teoria. esse fato à teoria da relatividade especial de Einstein. Fonte: CARVALHO. A. M. P. in “Física: proposta para um ensino construtivista” (2007)

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