OVERVIEW OF PHILOSOPHICAL THINKING ON THE INSERTION OF MODERN PHYSICS IN HIGH SCHOOL
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7897687
Aldair Lucas Viana Caldas1
Antônio Xavier Gil2
Bruno Avelino Leal3
Fabricio Filizola Souza4
Renato Costa Mena Barreto5
Resumo
Este artigo tem como objetivo realizar uma revisão bibliográfica sobre o panorama filosófico que fundamenta a inserção da Física Moderna no Ensino Médio, considerando os desafios e tendências atuais. A metodologia utilizada foi a revisão da literatura que apresentou reflexões de teóricos clássicos e modernos que contribuíram para o desenvolvimento do pensamento filosófico sobre a Física Moderna, bem como as recomendações da BNCC para a inserção desses conteúdos no Ensino Médio. Os resultados e discussões apresentam uma síntese e análise de alguns trabalhos publicados, acerca dessa temática, que evidenciaram que a área da Física Moderna envolve conceitos complexos e muitas vezes contraditórios com as concepções cotidianas, o que torna seu ensino um desafio para professores e alunos. As considerações finais destacam a importância de avaliar o pensamento sobre a inserção da Física Moderna no Ensino Médio, considerando os diferentes argumentos e perspectivas apresentados pela literatura, buscando contribuir para o avanço do conhecimento sobre o tema abordado.
Palavras-chave: Filosofia da Física. Ensino de Física Moderna. Ensino Médio.
Abstract
This article aims to carry out a bibliographic review on the philosophical overview that underlies the insertion of Modern Physics in High School, considering current challenges and trends. The methodology used was the literature review that presented reflections of classical and modern theorists that contributed to the development of philosophical thinking about Modern Physics, as well as the BNCC recommendations for the insertion of these contents in High School. The results and discussions present a synthesis and analysis of some published works on this theme, which showed that the area of Modern Physics involves complex concepts and often contradictory with everyday concepts, which makes its teaching a challenge for teachers and students. The final considerations highlight the importance of evaluating the thinking about the insertion of Modern Physics in High School, considering the different arguments and perspectives presented by the literature, seeking to contribute to the advancement of knowledge on the topic addressed.
Keywords: Philosophy of Physics. Teaching Modern Physics. High school.
1. INTRODUÇÃO
A Física Moderna (FM) é uma área da Física que se desenvolveu a partir do final do século XIX e abrange desde a mecânica quântica até a relatividade geral. Essa área trouxe uma nova compreensão do mundo físico, com conceitos como a dualidade onda-partícula, o princípio da incerteza de Heisenberg e a relatividade do tempo. Esses conceitos têm profundas implicações filosóficas e científicas e podem ser difíceis de compreender para estudantes do Ensino Médio.
No contexto da FM, destaca-se a contribuição de Albert Einstein para a compreensão da natureza da matéria. Em sua teoria da relatividade, Einstein argumenta que tempo e espaço são entidades inter-relacionadas e que a massa é uma forma de energia. Ele propõe uma nova concepção de tempo e espaço, que não são mais absolutos, mas relativos à velocidade e ao movimento do observador. Sobre essa nova concepção, Einstein afirmou que espaço e tempo não são entidades separadas, mas se fundem em uma única entidade quadridimensional, denominada espaço-tempo (EINSTEIN, 2015).
Segundo Einstein (apud PATY, 2009), a ciência nunca resolve um problema definitivamente. O que faz é encaminhá-lo para outro patamar de compreensão. Nesse sentido, a FM tem sido objeto de discussão no ensino de ciências, especialmente no Ensino Médio, em razão de sua complexidade e abstração. A disciplina, no entanto, é fundamental para entendermos o mundo em que vivemos e sua evolução.
No contexto moderno são considerados os estudos de Thomas Kuhn, sobre a história da ciência e a relação entre paradigmas e revoluções científicas. Em sua obra “A Estrutura das Revoluções Científicas”, Kuhn argumenta que a ciência se desenvolve por meio de mudanças radicais de paradigmas, que alteram a forma como os cientistas compreendem a realidade. Kuhn também destaca que a FM, com a teoria da relatividade de Einstein e a mecânica quântica, representa uma ruptura com os paradigmas clássicos da Física, e que essa mudança teve implicações profundas na concepção de tempo, espaço e matéria (KUHN, 2020).
Segundo Kuhn (2020), a ciência é uma atividade cumulativa e evolutiva, em que o conhecimento é construído a partir do conhecimento anterior e constantemente revisto. Nesse sentido, a FM tem contribuído significativamente para a evolução da ciência e para uma melhor compreensão do universo.
Para Karl Popper (2013), a ciência não tem como objetivo provar verdades, mas sim eliminar erros. Assim, a FM é uma ciência evolutiva, em constante questionamento das verdades estabelecidas.
No entanto, a inserção da FM no Ensino Médio é um desafio, uma vez que envolve conceitos abstratos e difíceis de serem visualizados. Desse modo, é preciso buscar formas de aproximar o conteúdo teórico da realidade dos estudantes, a fim de torná-lo mais significativo.
Diante do exposto, é fundamental avaliar o pensamento sobre a inclusão da FM no Ensino Médio, considerando os diferentes argumentos e perspectivas apresentados pela literatura. Assim, este trabalho tem como objetivo realizar uma revisão bibliográfica sobre a FM, analisando as bases filosóficas que a fundamentam e as possibilidades de inserção no Ensino Médio, considerando os desafios e tendências atuais.
2. METODOLOGIA
Para alcançar o objetivo proposto neste trabalho, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre a FM, analisando as bases filosóficas que a fundamentam e as possibilidades de inserção no Ensino Médio, considerando também as recomendações da BNCC para tal inserção.
De acordo com Marconi e Lakatos (2022), a revisão bibliográfica é um levantamento, seleção e análise crítica de documentos e materiais que possam ser relevantes para uma pesquisa. Nesse sentido, foram utilizadas diversas fontes, como artigos científicos e livros que tratam da FM e sua relação com o Ensino Médio.
Para a seleção dos materiais, foram considerados os seguintes critérios: relevância do tema, atualidade das publicações, rigor científico dos autores e consistência das argumentações apresentadas. Os materiais foram selecionados a partir de buscas em bases de dados especializadas na Web, como Periódicos Capes, Google Acadêmico e SciELO, utilizando-se palavras-chave relacionadas à FM e sua inserção no Ensino Médio.
Seguindo as orientações de Gil (2023), foram realizadas leituras exploratórias, seletivas e analíticas dos materiais selecionados, buscando identificar os principais conceitos e argumentos apresentados pelos autores. Em seguida, foram organizadas as informações em tópicos, de modo a estruturar a revisão bibliográfica.
Além disso, foi realizada uma análise crítica dos materiais, buscando identificar possíveis objetos de argumentação. Seguindo as orientações de Popper (2013), a análise crítica é fundamental para a evolução do conhecimento científico, pois permite a identificação de erros e falhas nas teorias estabelecidas, contribuindo para o avanço do conhecimento.
Uma vez elaboradas as análises críticas, procedemos à apresentação dos resultados e comentários conclusivos baseados nas informações obtidas nessa revisão bibliográfica, sintetizando as principais ideias e contribuições dos autores analisados. Seguindo as orientações de Severino (2017), as conclusões devem ser baseadas em argumentos consistentes e bem fundamentadas, buscando contribuir para o avanço do conhecimento sobre o tema abordado.
3. REVISÃO DE LITERATURA
Nesta seção, apresentamos a revisão bibliográfica sobre o nosso trabalho, segundo a metodologia proposta. Percebemos que, a partir da análise das teorias de diversos autores clássicos e modernos, foi possível compreender melhor como a FM trouxe consigo uma mudança de paradigma, passando de uma visão determinista e mecanicista para uma visão probabilística e quântica do mundo. Além disso, discute-se a importância de se incluir a FM de forma efetiva no ensino médio, bem como os desafios enfrentados pelos professores ao ensiná-la, como a complexidade dos conceitos e a necessidade de novas metodologias de ensino.
É importante destacar que os autores citados nesta seção são referências no estudo da Filosofia da Ciência e da FM, e suas reflexões contribuem significativamente para a compreensão desse campo de estudo.
Através dessa revisão, esperamos obter uma base sólida para a discussão sobre a FM e seu ensino, bem como oferecer informações relevantes para futuras pesquisas na área.
Para tal, abordaremos a seguir: o pensamento filosófico sobre a Física Moderna; a inserção da Física Moderna no Ensino Médio; e as recomendações da BNCC sobre o ensino de Física Moderna.
3.1. Pensamento filosófico sobre a Física Moderna
A ciência é uma das áreas mais importantes do conhecimento humano, pois busca explicar o mundo que nos rodeia de forma racional e sistemática. Dentre as áreas científicas, a Física é uma delas que busca compreender os fenômenos naturais através de leis matemáticas.
A FM, em particular, tem sido objeto de intensa discussão por parte de filósofos da ciência ao longo do tempo, sendo ela um ramo da Física que estuda os fenômenos do universo em escalas muito pequenas, como as partículas subatômicas, e em escalas muito grandes, como as galáxias.
Essa área da Física trouxe muitas mudanças na forma como a ciência é feita e compreendida pela sociedade, e diversos autores clássicos e modernos contribuíram para a reflexão sobre essa temática. Esses pensadores questionaram a natureza da realidade física e a forma como a ciência é feita e compreendida pela sociedade.
Nesse sentido, destaca-se a contribuição de Albert Einstein para a compreensão da natureza da matéria. Em sua obra “Teoria da Relatividade Especial e Geral”, Einstein argumenta que tempo e espaço são entidades inter-relacionadas e que a massa é uma forma de energia. Ele propõe uma nova concepção de tempo e espaço, que não são mais absolutos, mas relativos à velocidade e ao movimento do observador. Sobre essa nova concepção, Einstein afirmou que espaço e tempo não são entidades separadas, mas se fundem em uma única entidade quadridimensional, denominada espaço-tempo (EINSTEIN, 2015).
A visão de Einstein (2017) sobre a aleatoriedade quântica também é relevante para o pensamento filosófico sobre a FM. Ele afirmou que “Deus não joga dados com o universo”, questionando a ideia de que a natureza é fundamentalmente aleatória. Essa visão de Einstein levou a diversos debates na comunidade científica sobre a natureza da realidade física e a validade da teoria quântica.
Outra contribuição é a de Karl Popper, um dos mais influentes filósofos da ciência do século XX, que propôs em seu livro “A Lógica da Pesquisa Científica” o conceito de falseabilidade, como um critério para determinar a cientificidade de uma teoria. Segundo ele, uma teoria científica deve ser testável e refutável, ou seja, deve estar sujeita a testes empíricos que possam provar sua falsidade (POPPER, 2013). Em seu livro “Conjecturas e Refutações” (2018), ele afirma que a metodologia da pesquisa científica não tem por objetivo a verificação de teorias, mas a sua falsificação. Assim, Popper postula que a ciência é um processo de conjecturas e refutações, e que a evolução científica ocorre por meio da substituição de teorias falsificadas por novas teorias (POPPER, 2018).
Popper (2013) ainda ressalta a importância da teoria quântica na evolução do conhecimento científico ao afirmar que a ciência, em vez de buscar verdades eternas, busca constantemente a eliminação de erros. Nesse sentido, a teoria quântica é uma tentativa constante de eliminação de erros, uma vez que apresenta uma visão crítica e questionadora das verdades estabelecidas pela Física Clássica.
Além disso, de acordo com Lakatos (1989), a teoria quântica é uma ciência progressiva, uma vez que apresenta um programa de pesquisa que pode ser refinado e desenvolvido ao longo do tempo. Esse aspecto é fundamental para a evolução do conhecimento científico, já que permite a eliminação de erros e o aprimoramento constante da teoria.
Outro autor importante é Thomas Kuhn, que cunhou o termo “paradigma científico” em seu livro “A Estrutura das Revoluções Científicas”. Segundo ele, a ciência é conduzida por paradigmas, que são conjuntos de teorias, métodos e valores compartilhados por uma comunidade científica. Kuhn argumenta que as revoluções científicas ocorrem quando um paradigma é substituído por outro, devido a anomalias que não podem ser explicadas pelo paradigma anterior. Ele escreveu que uma teoria que não pode prever resultados novos ou diferentes não é científica. Ela é apenas uma descrição conveniente do passado (KUHN, 2020).
De acordo com Kuhn (2020), a FM apresenta uma quebra de paradigma em relação à Física Clássica, uma vez que seus conceitos fundamentais são incompatíveis com as concepções anteriores. Einstein (2015) corrobora essa visão ao afirmar que a FM representa uma revolução radical na concepção de mundo em relação às ideias clássicas. Assim, a FM implica numa mudança fundamental no modo como compreendemos a realidade, já que ela introduz a incerteza e a indeterminação como características intrínsecas da natureza.
Segundo Werner Heisenberg, não podemos determinar as grandezas físicas fundamentais com precisão arbitrária, ou seja, a incerteza é uma propriedade fundamental da natureza. A partir da descoberta da mecânica quântica, os objetos físicos passaram a ser entendidos como entidades probabilísticas, sujeitas a flutuações aleatórias. Essa nova concepção de mundo provocou uma série de debates filosóficos, como a relação entre o observador e o objeto observado e a natureza da realidade física (HEISENBERG, 1995).
Nessa perspectiva, Heisenberg (1995) propôs o princípio da incerteza, em que argumenta que a posição e o momento de uma partícula não podem ser medidos simultaneamente com precisão arbitrária, devido ao efeito da medição sobre o sistema. Também afirma que uma própria ideia de precisão exata na medida do comportamento quântico está errada em princípio.
Richard Feynman, um dos mais renomados físicos teóricos do século XX, e que aborda a natureza da realidade física em seu livro “A estranha teoria da luz e da matéria”, argumenta que a Física Quântica não fornece uma descrição completa da realidade física, mas sim uma ferramenta para prever os resultados das medidas. Para Feynman, a natureza se comporta de tal maneira que só é possível descrevê-la de forma completa usando uma linguagem diferente – uma linguagem matemática (FEYNMAN, 2018).
É notório que a FM tem gerado debates profundos e importantes para o avanço da ciência e, por isso, é de grande importância que se entenda a visão dos principais filósofos da ciência para uma compreensão mais abrangente desses debates.
Esses autores clássicos e modernos contribuíram para o desenvolvimento do pensamento filosófico sobre a FM. Suas reflexões nos levam a questionar não apenas as teorias e descobertas científicas, mas também a própria natureza da realidade física.
3.2. Inserção da Física Moderna no Ensino Médio
A inserção da FM no ensino médio é um desafio para professores e alunos, visto que essa área da Física apresenta conceitos complexos e muitas vezes contraditórios com as concepções cotidianas. Nesse sentido, é importante considerar as reflexões dos filósofos sobre a natureza da ciência e a forma como ela é ensinada.
Um dos filósofos é Thomas Kuhn (2020), que propôs o conceito de paradigmas científicos. Segundo Kuhn, a ciência é conduzida por paradigmas, que são conjuntos de teorias, métodos e valores compartilhados por uma comunidade científica. Essa reflexão de Kuhn é importante para a inclusão da FM no ensino médio, pois permite aos professores questionar os paradigmas clássicos da física e apresentar aos alunos novos paradigmas.
Outro filósofo de destaque é Popper (2013), que propôs o conceito de falseabilidade como um critério para determinar a cientificidade de uma teoria. Essa abordagem de Popper é importante para o ensino da FM, pois permite aos alunos compreender a importância do método científico na construção do conhecimento científico. Além disso, é fundamental que os professores incentivem os alunos a questionar as teorias científicas e a buscar evidências que possam refutá-las.
No contexto específico da FM, Werner Heisenberg (1995) propôs o princípio da incerteza, argumentando que a posição e o momento de uma partícula não podem ser medidos simultaneamente com precisão arbitrária, devido ao efeito da medição sobre o sistema. Essa reflexão de Heisenberg é importante para o ensino da FM, pois permite aos alunos compreender as limitações da ciência e as consequências do princípio da incerteza na medição de fenômenos quânticos. Vale ressaltar que é importante que os professores apresentem aos alunos as implicações da física quântica para a tecnologia moderna e para a sociedade em geral.
Então, é fundamental que os professores considerem a importância da interdisciplinaridade na inclusão da FM no Ensino Médio, pois ela está intimamente ligada a outras áreas do conhecimento, como a Matemática e a Filosofia, e é importante que os alunos compreendam essa relação para uma compreensão mais profunda da disciplina. Como destaca o físico teórico e filósofo da ciência Mario Bunge, a física, a matemática e a filosofia estão tão interligadas que é impossível compreender uma sem as outras (BUNGE, 1982).
Nesse sentido, a FM pode ser uma oportunidade para os professores de outras áreas do conhecimento trabalharem de forma integrada, possibilitando uma formação mais completa dos alunos. Como afirma o educador Paulo Freire (2021), a interdisciplinaridade não é simplesmente a união de disciplinas, mas a possibilidade de comunicação crítica entre elas.
Dessa forma, verifica-se que é fundamental que os professores utilizem abordagens pedagógicas mais atualizadas, que valorizem o protagonismo dos alunos no processo de aprendizagem e a utilização de tecnologias educacionais. Os alunos precisam aprender a questionar, a pensar criticamente e a utilizar as novas tecnologias de informação e comunicação, de forma a tornarem-se cidadãos ativos em uma sociedade cada vez mais tecnológica.
Em suma, a inserção da FM no Ensino Médio pode ser um desafio para os professores, mas também uma oportunidade para repensar a forma como a educação é concebida e aplicada na atualidade. A interdisciplinaridade, o protagonismo dos alunos e a utilização de tecnologias educacionais são alguns dos aspectos que devem ser considerados para uma abordagem mais atualizada e eficaz da disciplina, contribuindo na formação de cidadãos críticos e ativos na sociedade contemporânea.
3.3. Recomendações da BNCC sobre o Ensino de Física Moderna
No documento da Base Nacional Comum Curricular (BNCC), temos a seção
“5.3. A Área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias” que faz uma breve introdução sobre as temáticas “Matéria e Energia”, “Vida e Evolução”, “Terra e Universo”, as quais podem ser direcionadas para diversos assuntos de Ciências Naturais, incluindo implicitamente alguns conteúdos de FM. Também apresenta a subseção “5.3.1. Ciências da Natureza e suas Tecnologias no Ensino Médio” que trata de três tipos de Competências Específicas, com as suas respectivas habilidades voltadas para o Ensino Médio, as quais abordaremos mais adiante (BRASIL, 2018).
A Seção 5.3 da BNCC (BRASIL, 2018, p. 548-549) destaca a importância dos conhecimentos conceituais, das leis, teorias e modelos físicos e outros, para a compreensão dos fenômenos naturais e tecnológicos. Propõe também uma abordagem aprofundada para as temáticas de “Matéria e Energia”, “Vida e Evolução”, “Terra e Universo”, que permitem aos estudantes investigar, analisar e discutir situações-problema em diferentes contextos socioculturais. A ênfase nos conhecimentos conceituais associados a essas temáticas é uma base que permite aos estudantes aplicar leis, teorias e modelos na resolução de problemas individuais, sociais e ambientais.
No entanto, o texto dessa seção não aborda especificamente a FM em si, que é um ramo da Física que estuda os fenômenos quânticos e relativísticos, e que apresenta desafios conceituais e metodológicos distintos dos estudos da Física Clássica. Embora a BNCC proponha um aprofundamento nos temas Matéria e Energia, Terra e Universo, que incluem conteúdos de FM, não fica claro como esses temas serão abordados e explorados no Ensino Médio.
Além disso, o texto destaca a importância de valorizar diferentes cosmovisões que incluem conhecimentos e saberes de povos e comunidades tradicionais, reconhecendo que esses conhecimentos não são pautados nos parâmetros teóricos metodológicos das ciências ocidentais.
Embora seja importante valorizar e respeitar a diversidade de conhecimentos torna-se necessário destacar que a Ciência se baseia em um método científico que inclui a observação, a experimentação e a análise crítica dos resultados obtidos, buscando uma compreensão cada vez mais precisa dos fenômenos naturais.
Na temática “Matéria e Energia”, a BNCC (BRASIL, 2018, p. 549) propõe a diversificação de situações-problema, que permitem a aplicação de modelos com maior nível de abstração e que buscam explicar, analisar e prever os efeitos das interações e relações entre matéria e energia. Essa abordagem é importante para desenvolver nos estudantes a capacidade de pensar de forma crítica e analítica, e de aplicar os conhecimentos em situações reais e complexas.
Já na temática “Vida, Terra e Cosmos”, a BNCC (BRASIL, 2018, p. 549) propõe que os estudantes analisem a complexidade dos processos relativos à origem e evolução da vida, do planeta, das estrelas e do cosmos. A contextualização social, histórica e cultural da ciência e da tecnologia é fundamental para que os estudantes compreendam a importância desses conhecimentos no mundo atual, bem como sua relação com a sociedade, o ambiente e a saúde humana.
No entanto, vale destacar que a implementação dessa proposta pode ser desafiadora, já que exige uma mudança na forma como a Física é tradicionalmente ensinada. É necessário que os professores recebam formação adequada e tenham acesso a materiais didáticos e recursos tecnológicos que permitam a aplicação dessa abordagem de forma mais contextualizada e interdisciplinar.
Ao analisar o texto da BNCC, pode-se notar que há uma abordagem de conceitos relacionados à FM, embora não haja uma explícita menção a essa área da Física. Entretanto, existem algumas referências que podem ser associadas ao estudo da FM.
Em “Matéria e Energia” é mencionado que devem ser analisados modelos com maior nível de abstração que buscam explicar e prever os efeitos das interações e relações entre matéria e energia. Isso pode estar relacionado a conceitos como Física Quântica e Relatividade, que são áreas da FM (BRASIL, 2018, p. 549).
Além disso, é mencionada a análise de matrizes energéticas, comportamento dos elétrons frente à absorção de energia luminosa e consequências de emissões radioativas no ambiente e na saúde. Esses tópicos estão relacionados às áreas da FM, como a Física Nuclear e a Física de Partículas. No entanto, verifica-se que não há uma explícita menção à FM no texto. Embora haja referências a conceitos e tópicos que podem estar associados a essa área, a ênfase está na análise de processos que ocorrem no universo e na interação entre ciência, tecnologia, sociedade e ambiente.
Nesse sentido é fundamental investir na formação e capacitação do docente para garantir que os estudantes tenham uma compreensão mais sólida das Ciências da Natureza, baseada em evidências e em metodologia científica, que lhes permitam compreender e interpretar os fenômenos naturais e tecnológicos de forma crítica e fundamentada.
Estendendo a nossa pesquisa para análise das “Competências Específicas e Habilidades” da seção “5.3.1. Ciências da Natureza e suas Tecnologias no Ensino”, infelizmente acabamos encontrando o mesmo quadro descrito acima, ou seja, o texto não trás uma menção direta à FM, mas menciona a análise de fenômenos naturais e processos tecnológicos com base nas interações e relações entre matéria e energia, bem como a investigação de situações-problema e avaliação de aplicações do conhecimento científico e tecnológico em diferentes contextos. Não apresenta propostas ou exemplos para explorar recursos audiovisuais no ensino dos fenômenos e processos relacionados a partículas subatômicas, relatividade, cosmologia, entre outros conceitos de FM. Assim, o que se percebe é que a BNCC deixa a critério do professor, a tarefa de interpretar e adequar as competências e habilidades aos objetivos que impliquem em uma possível inserção de conteúdos de FM (BRASIL, 2018, p. 554).
A “Competência Específica 1” da BNCC faz menção a temas como espectro eletromagnético e radiação ionizante, que estão relacionados à FM, porém estes são apresentados de maneira mais geral, sem abordar as teorias que os fundamentam. Além disso, a ênfase do texto está na aplicação do conhecimento científico para solucionar problemas práticos e melhorar a vida das pessoas, o que é importante, mas não é o único objetivo do ensino de Física (BRASIL, 2018, p. 554).
Em relação às habilidades EM13CNT101 e EM13CNT105, percebe-se que estão mais voltadas à Física Clássica, uma vez que lidam com a conservação de energia, movimento em sistemas e com os ciclos biogeoquímicos e fenômenos naturais que afetam a vida. A habilidade EM13CNT106 tem foco na geração, transporte, distribuição e consumo de energia elétrica, o que também está mais relacionado com a Física Clássica (BRASIL, 2018, p. 555).
As habilidades EM13CNT102, EM13CNT103 e EM13CNT107 envolvem conceitos da Física que são considerados fundamentais para a compreensão da Física Clássica em geral, como termodinâmica, radiação eletromagnética e eletricidade, respectivamente. No entanto, essas habilidades não se concentram especificamente na FM em si (BRASIL, 2018, p. 555).
Embora o texto da BNCC apresente essas habilidades que estão relacionadas a conceitos importantes da Física, verifica-se que os temas de teoria da relatividade e de mecânica quântica não são claramente contemplados. É necessário que sejam implementadas estratégias educacionais específicas que promovam o ensino desses conteúdos nas escolas, a fim de preparar os estudantes para o mundo atual e futuro.
Na “Competência Específica 2”, o texto da BNCC também não faz menção explícita aos conteúdos de FM, mas sim a diferentes áreas das Ciência Naturais, incluindo Biologia e Astronomia, que também são importantes na formação dos estudantes. No entanto, isso não significa que a FM deve ser omitida ou excluída do escopo da competência específica analisada (BRASIL, 2018, p. 556).
Em relação à “dinâmica da Terra e do Cosmos”, a “Competência Específica 2” aborda temas como o movimento da Terra no espaço, a evolução estelar, a gravitação e modelos cosmológicos, que podem ser interpretados como temas relativos à teoria da relatividade. Além disso, faz menção ao espectro eletromagnético, que também tem relação com a FM (BRASIL, 2018, p. 556).
Na parte em que se fala sobre “previsões”, há referência ao lançamento ou movimento de um satélite, que envolve conceitos de Física Orbital e mecânica newtoniana, bem como à avaliação das mudanças climáticas, que podem envolver conceitos de Física do Clima (BRASIL, 2018, p. 556).
Na habilidade EM13CNT209, percebe-se uma aproximação com conteúdos relacionados à evolução estelar e relações entre as condições necessárias ao surgimento de sistemas solares e planetários, suas estruturas e composições e as possibilidades de existência de vida. No entanto, embora a habilidade mencione a utilização de representações e simulações, não há menção específica aos conceitos da relatividade ou da mecânica quântica (BRASIL, 2018, p. 557).
Vale ressaltar que o texto não se propõe a abordar apenas conteúdos de Física, mas sim as Ciências Naturais de forma geral, incluindo a Biologia, a Química à Ecologia, entre outras áreas. Desse modo, é possível afirmar que os conteúdos específicos de relatividade e mecânica quântica não estão contemplados de forma explícita no texto, embora possam ser abordados de forma indireta ou complementar a partir da habilidade EM 13 CNT 209.
No que tange a “Competência Específica 3”, o texto da BNCC faz menção a algumas questões que envolvem a FM, mas não a contempla de forma direta ou explícita. Essa competência aborda a investigação de situações-problema e a avaliação das aplicações do conhecimento científico e tecnológico, e suas implicações no mundo. As aplicações citadas no texto, no entanto, referem-se a temas mais relacionados à Biologia, à Química, à Tecnologia e à Sustentabilidade, como geração de energia elétrica, uso de combustíveis, avanços científicos e tecnológicos relacionados ao DNA e células, utilização de aparelhos elétricos e eletrônicos, riscos e benefícios para o desenvolvimento sustentável e a preservação da vida no planeta, entre outros. (BRASIL, 2018, p. 558).
A habilidade EM13CNT301 envolve a construção de hipóteses e previsões, e recomenda a utilização de instrumentos de medição para avaliar e justificar conclusões diante de situações-problema sob uma perspectiva científica. Essa habilidade pode ser relacionada a tópicos de teoria da relatividade e mecânica quântica, que desafiam a intuição e o senso comum e requerem o uso de modelos matemáticos e instrumentos de medição sofisticados (BRASIL, 2018, p. 559).
A habilidade EM13CNT302, por sua vez, aborda a comunicação de resultados de análises, pesquisas e experimentos em diferentes contextos e a utilização de diferentes linguagens e tecnologias digitais. Essa habilidade pode ser útil na divulgação de conceitos da Física e das demais ciências para públicos variados, buscando promover o interesse e a compreensão da sociedade sobre temas científicos e tecnológicos (BRASIL, 2018, p. 559).
Já a habilidade EM13CNT309 trata da discussão sobre a dependência do mundo em relação aos recursos não renováveis e da necessidade de introdução de alternativas e novas tecnologias energéticas e de materiais. Essa habilidade pode estar relacionada à discussão sobre fontes de energia alternativas, como a energia solar, e sobre materiais com propriedades eletrônicas avançadas, que podem ser estudados no contexto da FM (BRASIL, 2018, p. 560).
Portanto, embora o texto da BNCC não faça menção explícita aos conteúdos de relatividade e mecânica quântica, algumas habilidades apresentadas podem estar relacionadas a tópicos abordados nessas áreas, cabendo ao professor realizar essas interpretações.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
A revisão da literatura proporcionou uma análise crítica do conteúdo pesquisado e ajudou a tecermos comentários acerca das recomendações que tivessem relação com a inserção da FM no Ensino Médio.
Nesse sentido, para compreender o posicionamento filosófico acerca da inclusão da FM, realizamos uma pesquisa na Web utilizando o Google Acadêmico, Periódicos Capes, e SciELO e, dessa forma, encontramos uma série de trabalhos relevantes, dos quais selecionamos alguns para análise crítica. Cada trabalho possui seus objetivos e metodologias específicas, mas em geral todos visam avaliar os resultados da inserção de conteúdos de FM. Nessa análise, levamos em consideração o título do trabalho, a metodologia empregada e os resultados obtidos pelos autores.
Desta maneira, temos o trabalho de Paulo Neto et al. (2019), intitulado “O ensino de Física Moderna e Contemporânea na concepção de alunos no Ensino Médio”, cujo objetivo foi de fazer uma investigação qualitativa acerca da inserção de conteúdos de Física Moderna e Contemporânea (FMC) no Ensino Médio, com a metodologia de averiguar, analisar e comparar as preferências dos estudantes quanto aos tópicos de Física Moderna e contemporânea (FMC) e os de Física Clássica (FC), obtendo como resultado que nos primeiros e segundos anos a preferência era maior por temas de FMC, invertendo-se o panorama nos terceiros anos, cuja preferência era mais pela FC. Notou-se ainda que os conteúdos mais estudados por eles foram: a teoria do Big-Bang, e a Radioatividade.
O trabalho de Rodrigues (2011) intitulado “A inserção da física moderna no ensino médio aliada à tecnologia do sistema de posicionamento global (GPS)”, cujo objetivo foi de apresentar os resultados da inserção da Teoria da Relatividade Restrita no EM, via estudo do funcionamento do Sistema de Posicionamento Global (GPS), e com planejamento didático estruturado com 13 aulas, e implementados em aulas de Física do 2º ano do EM de uma escola do município de Santa Maria – RS, onde os resultados mostram que as expostas às atividades deram indícios de que as competências de modelização e abstração foram incorporadas através da transposição didática do conteúdo da Teoria da Relatividade Restrita.
O trabalho de Morais e Guerra (2013), intitulado “História e a filosofia da ciência: caminhos para a inserção de temas física moderna no estudo de energia na primeira série do Ensino Médio”, com objetivo de trazer discussões de física moderna sobre o ensino de energia ao curso de Física da primeira série, fez aplicação e avaliação de um projeto pedagógico, com os resultados apontando que o uso da história e filosofia da ciência como eixo condutor do projeto pedagógico possibilitou trazer à sala de aula discussões em torno do processo de construção da ciência, e do estudo de questões de Física Moderna relacionada ao conceito de energia.
O trabalho de Jardim e Barros (1999), intitulado “Inserção de física moderna no ensino médio: difração de um feixe laser, cujo objetivo foi de que para entendimento adequado do princípio da dualidade devemos entender com clareza fenômenos de interferência e difração”, com metodologia que realizou uma experiência extremamente simples, podendo ser facilmente reproduzida em sala de aula, uma vez que todo o equipamento é construído a partir de material caseiro de fácil acesso, obteve o seguinte resultado: de que é possível compreender estes fenômenos.
O trabalho de da Silva et al. (2013), cujo título é “Por que inserir física moderna e contemporânea no ensino médio? Uma revisão das justificativas dos trabalhos acadêmicos”, que tem como objetivo promover uma revisão bibliográfica das pesquisas acadêmicas que se propõe a investigar a inserção de tópicos de Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio em busca de suas justificativas, onde em sua metodologia, foram analisados trabalhos acadêmicos dos últimos dez anos da área de Ensino de Ciências que tratam da temática Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio e separados unidades de análise que elencam suas justificativas, cujos resultados levaram à conclusão que as justificativas são bastantes próximas das elaboradas por estes documentos, entretanto precisam de uma atualização para que englobam o contexto dos objetivos da educação científica atual.
O trabalho de Amorin et al. (2016), intitulado “A inserção de conceitos de física moderna em sala de aula e as dificuldades encontradas por professores”, cujo objetivo foi o de buscar evidenciar, por meio de uma revisão de literatura, os principais obstáculos que permeiam a introdução da Física Moderna pelos professores, e em sua metodologia fez-se necessário uma análise, nos documentos oficiais sobre que orientações eles trazem aos professores quanto à forma de trabalhar os conteúdos que abrangem a Física Moderna e a importância desse estudo para os alunos e, no livro didático de Física a respeito da abordagem desse tema. Seus resultados verificaram que essa abordagem existe, mas de forma bem básica. No que tange às dificuldades para ensinar Física comprovou-se que, essas são as mais variadas possíveis, com ênfase na falta de instrução necessária durante a formação acadêmica para a abordagem em sala de aula e as pesquisas em ensino de Ciências que não contribuem para a prática docente.
A análise dos referidos trabalhos mostrou que:
Paulo Neto et al. (2019), analisa as concepções dos estudantes acerca dos conteúdos de Física Moderna, e os resultados revelaram que nos primeiro e segundo anos, eles têm interesses, mas no terceiro ano, eles preferem os conteúdos de Física Clássica, esse resultado pode ser devido a necessidade de ingresso na faculdade, que em seus exames cobram mais a Física clássica.
Rodrigues (2011) utiliza a tecnologia do GPS para fazer uma transposição didática com o conteúdo de Relatividade Restrita, com resultados que indicam que os estudantes adquiriram as competências de modelização e abstração que fizeram com que eles aprendessem o conteúdo de Física Moderna. Apontando aqui para a necessidade do entendimento das novas tecnologias.
Morais e Guerra (2013) promovem o debate e discussão através do conteúdo de energia, utilizando-se da História e Filosofia para resgate desse conceito e o seu entendimento a luz da física moderna, como mecanismo de construção das ciências. Isso evidencia mais uma vez a necessidade da Física Moderna, para o entendimento da evolução que a humanidade sofreu.
Jardim e Barros (1999) utilizam-se da tecnologia do laser para que os estudantes, através dos fenômenos de interferência e difração, pudessem entender sobre a dualidade onda-partícula. Isso mostra, mais uma vez, a importância da utilização da tecnologia para o estudo e compreensão dos fenômenos de Física Moderna.
Silva et al. (2013) realizam uma revisão bibliográfica para mostrar a necessidade de se inserir a Física Moderna no Ensino Médio, justamente para a compreensão do mundo tecnológico que evolui muito rapidamente, sob pena de termos duas realidades de ensino, a da escola de ensino médio que não dá conta de explicar o mundo atual, e a da universidade que utiliza a Física Moderna para tal.
Amorin et al. (2016) buscou verificar as dificuldades para a inserção da Física Moderna em sala de aula do Ensino Médio, mostrando que essa inserção existe, mas que ainda é tímida, havendo a necessidade de uma formação docente mais direcionada para esse fim. Perceberam que os professores queriam utilizar a Física Moderna, mas a sua preparação na faculdade foi apenas teórica e não voltada para a prática do cotidiano dos alunos.
Portanto, podemos perceber que, em geral, os trabalhos mostram que a inclusão de conteúdos de FM no Ensino Médio pode ser efetivada, desde que bem planejada e estruturada, levando em conta a necessidade de atualização das justificativas para o contexto atual da educação científica e a importância da formação dos professores e disponibilidade de recursos didáticos adequados. Desse modo, os recursos tecnológicos podem colaborar significativamente para a inserção da FM no ensino e contribuir para sua compreensão e aplicação no mundo atual.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A inserção da FM no Ensino Médio é um tema relevante e desafiador para os educadores, como pode ser concluído a partir do pensamento filosófico dos teóricos abordados e da análise dos trabalhos selecionados acerca dessa temática. A educação deve acompanhar a constante evolução da ciência para preparar os estudantes para os desafios do mundo contemporâneo, mostrando que o conhecimento científico não progride linearmente, mas sim através de mudanças paradigmáticas, o que torna fundamental estimular o pensamento crítico dos estudantes sobre a natureza da ciência e suas limitações.
Nesse sentido, a FM não deve ser entendida como um campo isolado da ciência, mas sim parte de um conjunto de disciplinas interligadas, o que deve ser considerado na inclusão dos seus conteúdos. Essa visão integrada da ciência, pautada na reflexão filosófica, pode contribuir para o desenvolvimento de habilidades essenciais para a vida em sociedade, como a capacidade de trabalhar em equipe, resolver problemas complexos e tomar decisões baseadas em evidências científicas.
A educação científica é fundamental para formar cidadãos críticos, conscientes e engajados na transformação da sociedade. Dessa forma, a inserção da FM não pode ser vista como um fim em si mesma, mas sim como um meio para alcançar essa formação cidadã. No entanto, ainda há obstáculos a serem superados, como a dificuldade de compreensão teórica e a necessidade de preparo dos docentes para utilizarem as novas tecnologias como ferramentas didáticas.
A BNCC deveria estimular o ensino de temas da teoria da relatividade e mecânica quântica, mas pouco contribui para tal, deixando a responsabilidade de interpretação e aplicação desses conteúdos para os docentes. É importante ressaltar que a falta de incentivo da BNCC para a inclusão da FM pode ser um grande obstáculo para os educadores, que muitas vezes precisam lidar com um currículo sobrecarregado e pouco flexível. É necessário que os docentes reconheçam a importância desses conteúdos para a formação dos estudantes e busquem formas de incluí-los em suas aulas de forma significativa.
A resistência por parte dos professores e estudantes à introdução de novas teorias e conceitos físicos pode ser superada com uma abordagem clara e acessível aos alunos. A educação deve visar não apenas a transmissão de conhecimentos técnicos, mas também o desenvolvimento do pensamento crítico e da curiosidade científica nos estudantes, para formar cidadãos capazes de lidar com os desafios da sociedade e contribuir para o avanço da ciência e da tecnologia.
Os obstáculos para a inserção efetiva da FM no currículo escolar são reais e demandam um esforço conjunto de pesquisadores, professores e instituições de ensino para superá-los. A complexidade teórica dessa área, bem como a necessidade de uma abordagem contextualizada e interdisciplinar, requer um preparo cuidadoso por parte dos docentes no uso de novas tecnologias e estratégias pedagógicas eficazes.
Apesar dos desafios envolvidos, o potencial educacional da FM é inegável. Se ensinada de forma adequada, essa área do conhecimento pode contribuir significativamente para a formação de cidadãos mais críticos e conscientes, capazes de compreender as implicações sociais e éticas da ciência e da tecnologia em nossas vidas. É necessário um esforço conjunto para superar os obstáculos e promover uma abordagem mais reflexiva e crítica dessa área.
Além disso, a transposição didática pode ser uma ferramenta importante para superar as dificuldades teóricas da FM. Através da adaptação dos conceitos e teorias científicas, para uma linguagem mais acessível e com exemplos concretos do cotidiano dos estudantes, é possível facilitar a compreensão do conteúdo e estimular a curiosidade científica. Por fim, as novas tecnologias também podem ser aliadas importantes no ensino, pois a aplicação de simulações computacionais, experimentos virtuais e outros recursos multimídia podem ajudar os estudantes a visualizar e compreender conceitos complexos de forma mais clara e interativa.
Portanto, a inserção da FM no Ensino Médio é um desafio complexo, mas imprescindível para a formação dos estudantes. É necessário que os educadores estejam preparados para lidar com as resistências e apresentar os novos conceitos de forma clara e acessível aos alunos, buscando desenvolver o pensamento crítico e a curiosidade científica nos estudantes.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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1Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas – IFAM: aldair.caldas@ifam.edu.br
2Universidade Federal do Amazonas – UFAM: xavier@ufam.edu.br
3Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas – IFAM: bruno.leal@ifam.edu.br
4Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas – IFAM: filizolasouza@ifam.edu.br
5Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas – IFAM: renato.costa@ifam.edu.br