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1 SUMÁRIO 1. O ensino de física no brasil ..................................................................... 2 1.1 Histórico ........................................................................................ 2 2 As diretrizes curriculares nacionais para o ensino médio......................... 19 3 Proposta dos pcn para o ensino de física ................................................ 21 Bibliogafia ...................................................................................................... 28 Artigo para Reflexão ...................................................................................... 30 2 1 O ENSINO DE FÍSICA NO BRASIL Fonte: blog.ufes.br 1.1 Histórico Nos dias de hoje podemos notar uma evolução na produção acadêmica acerca do ensino de Física no Brasil. Isso se deve a existência de um número considerável de pesquisadores, principalmente a partir da década de 90, que atuam em vários grupos contribuindo ativamente para a consolidação dessa área através da organização de meios para divulgar seus trabalhos, como revistas e sites sobre o assunto, eventos voltados para a área e um número crescente de cursos de pós- graduação latu sensu e stricto sensu pelo país. Nardi (2004) faz, no artigo intitulado Memórias da Educação em Ciências no Brasil: A pesquisa em ensino de Física uma retrospectiva sobre a pesquisa em ensino de Física no Brasil. Para tanto, ele consultou registros elaborados nas últimas décadas, como artigos, atas de eventos, relatos em grupos de pesquisa e entrevistas recentes feitas com pesquisadores em exercício, permitindo reconstruir em detalhes o trajeto da pesquisa em ensino de Física no Brasil. Dentre os documentos estudados 3 na pesquisa, os artigos de Almeida Junior (1979, 1980) que trata da evolução do ensino de física e analisa as primeiras reuniões sobre ensino de física que ocorreu a partir do início da década de 70 (Simpósios), os de Villani (1981, 1982), que buscam caracterizar a pesquisa ensino de Física na década de 80 e o Barra e Lorenz (1986), que faz uma análise da produção do material didático de ciências no período compreendido de 1950 a 1980. Foram analisados também relatos registrados em outras décadas (Moreira, 1977; Rodrigues e Hamburger, 1993) que relatam sobre os dois primeiros grupos de ensino de física que se consolidaram no Brasil: os grupos do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e da Universidade de São Paulo, atas dos primeiros encontros científicos nacionais de ensino de Física, os SNEF, os oito encontros nacionais de pesquisa em ensino de Física (EPEF) realizados no Brasil até o ano de 2002. Segundo Nardi (2004), os documentos estudados mostram que no fim dos anos 40 e início dos anos 50 foram observadas várias ações que facilitaram a construção dos primeiros grupos de pesquisa de ensino de física, tais como, na Universidade Federal do Rio Grande do Sul e na Universidade Federal de São Paulo, que possuem registros comprovando o início de suas atuações na área. No ano de 1946, temos a normatização do ensino, criação do SENAC (Serviço Nacional de Aprendizagem Comercial) e o surgimento do IBEEC (Instituto Brasileiro de Educação, Ciência e Cultura) que foram apontados pelos entrevistados como umas das criações importantes na constituição da área, pois implantou vários projetos de ciências no país. Estudos feitos por Barra e Lorenz (1986), sobre o material didático brasileiro entre os períodos de 1950 a 1980, comprovam uma evolução considerável destes ao longo do período. Com a instituição do ensino público no Brasil, a partir de 1938 até a década de 50, a grande maioria dos livros direcionados ao ensino secundário na área de ciências era uma mera tradução dos modelos europeus, e tudo era aprendido sob a ótica de ensino desses países, limitando assim os professores e alunos a metodologia europeia. A situação começou a mudar com o surgimento do IBEEC, em 1946, pois o instituto toma a liderança e começa a produzir materiais didáticos na área de ensino de ciências, além de proporcionar a implantação de vários projetos como feiras de 4 ciências, clube de ciências e criação de museus, incentivo a pesquisas e treinamento de professores. Em 1952 surgem os primeiros materiais produzidos pelo IBECC: kits de química para o ensino médio e, em 1955, é desenvolvido um projeto de iniciação científica destinado à criação de kits de Química, Física e Biologia que seriam dirigidos aos cursos primários e secundários. Nessa fase os projetos tiveram o apoio da Fundação Rockefeller e do Ministério da Educação. Na década de 60, as atividades do IBECC foram profundamente afetadas por acontecimentos internacionais, sendo o principal motivo o lançamento do foguete Sputnik pelos russos, o que deu a entender que eles estavam muito mais a frente no ensino de ciências, fazendo com que o resto do mundo refletisse sobre isso. Preocupadas com a aparente superioridade dos russos, organizações internacionais realizaram encontros sobre o ensino de ciências, por sentirem a necessidade de melhorar o ensino ocidental, diminuindo assim à distância com a União Soviética. Como resposta os Estados Unidos e a Inglaterra elaboraram projetos de grande porte e produção de material didático mais moderno nas áreas de química, física e biologia. A implantação da Lei de Diretrizes e Bases de 1961 permite ao IBECC realizar os programas estipulados pela Fundação Ford, já que além de anular a obrigatoriedade da adoção de programas oficial, permitia que os conteúdos nas escolas fossem trabalhados de maneira mais livre. Essa lei foi uma excelente oportunidade de introduzir nas escolas brasileiras materiais já adotados em outros países. Os materiais traziam o conceito de ciências de forma minuciosa e investigativa e não simples conceitos meramente organizados e acabados para serem aplicados em sala de aula. O IBEEC por acreditar que o livro didático era um meio de renovação e transformação do ensino de ciência a partir de modificações do comportamento de alunos e professores em sala de aula, promove a tradução e adaptação de projetos americanos, que foram subvencionados pela Fundação Ford. Porém, o Instituto encontrou dificuldades em publicar esse material, pois as gráficas não acreditavam que pudesse haver procura por eles, no entanto, com o apoio da Fundação Ford e um convênio firmado com a Universidade de Brasília e auxílio da United Agency for International Development (USAID), foi possível a publicação desse material. 5 Fonte: noticias.universia.com.br O financiamento permitiu a tradução de vários materiais como “Geology and Earth Science Sourcebook” (1967) e “Nuffield Biology”. A tradução foi feita por professores de universidades e do ensino médio, e estas se mantinham fieis ao texto, introduzindo adaptações apropriadas para tornar os livros úteis para as escolas brasileiras. Essas adaptações segundo os autores proporcionou a produção de equipamentos de laboratórios, pois eram sugeridos no livro texto além do treinamento de professores. Em 1962 numa reunião dos secretários executivos das comissões da UNESCO, o Brasil é escolhido como sede para a implantação de um novo método de ensino chamado “novos métodos e técnicas de ensino de física”. Segundo Barra e Lorentz (1986) esse foi o primeiro passo de um programa de ciências realizado pela UNESCO em vários países do mundo e acabou colocando o IBEEC na dianteira do ensino de ciências e o elevou a modelo que foi seguido por vários outros países como a Colômbia e a Venezuela, devido ao sucesso do método de ensino implantado. Em 1965 são criados seis centros de ciências pelo MEC, tais como CECINE (Centro de Ciências do Nordeste, CECIRS que se localizava em Porto Alegre, CECIMIG em BeloA cultura humana, ensinável e disponível, é a fonte dos resultados de aprendizagem propostos num currículo. Assim, torna-se indispensável o estabelecimento de critérios de seleção (para escolher os conteúdos apropriados a determinadas finalidades) e estruturação (para decidir acerca da organização dos assuntos escolhidos), obviamente imbuídos de valores sociais e metas educacionais. A investigação que agora se relata procurou, nos documentos analisados, os 34 conteúdos de TQ considerados relevantes para serem propostos como resultados de aprendizagem dos alunos do ES, no início deste novo milênio. E, como a planificação da instrução depende também da organização dos currículos, procuramos identificar, ainda, a respectiva estrutura. Antes de avançar é importante ressaltar que os países cujos currículos foram analisados possuem estruturas sociopolíticas consideravelmente diferentes, o que influencia a maneira como as orientações curriculares são definidas e implementadas. Assim, na Austrália e Canadá o controle da educação não é feito nacionalmente mas a nível “estatal” (não nacional) e, nos outros países, existem orientações nacionais regulamentadas por diferentes instâncias de poder: regionais, municipais, locais (http://www.inca.org.uk). Tentou-se, em todos os casos, identificar as normas gerais que guiam a construção do currículo do ES e neste, as orientações relativas à aprendizagem de TQ. DESCRIÇÃO DE ALGUNS CURRÍCULOS Inicialmente apresentaremos uma breve descrição das informações recolhidas em relação aos currículos dos diferentes países, destacando aquelas referidas a conteúdos de TQ. Posteriormente apresentaremos uma análise mais sistemática destes dados. Portugal Durante os anos letivos de 2003/2004, começou a ser implementada, neste país, uma nova reforma curricular para o ES. As principais finalidades enunciadas, para todas as disciplinas de ciência, são as que contribuam para a formação de uma cidadania democrática e que motivem os estudantes para o prosseguimento de carreiras científicas. A ciência é entendida como um meio de proporcionar a cada aluno um quadro de referências, de atitudes, de valores e de capacidades que o ajudem a crescer a nível pessoal, social e profissional. O ensino da Física e da Química (que durante dois anos do ES se faz numa só disciplina) estrutura-se em torno de situações-problema, recolhidas do cotidiano dos alunos, para a compreensão das quais se recorre à interdisciplinaridade, com vista a conciliar as análises parciais fomentadas pelos conhecimentos disciplinares. A abordagem Ciências, Tecnologia e Sociedade ( CTS) é feita a partir de problemas familiares aos alunos, através dos quais se organizam estratégias de ensino e aprendizagem que incidirão nas 35 vantagens de conhecer conteúdos da ciência e da tecnologia para melhor entender e controlar o ambiente. A TQ, ou rudimentos dela, aparece(m) só no último ano de escolaridade, o 12º, onde a Física já é disciplina autônoma. Durante este ano, os temas abordados são: Mecânica (35 aulas); Eletromagnetismo (23 aulas) e Física Moderna (20 aulas). Este último capítulo inclui conteúdos de Teoria da Relatividade (7 aulas) e TQ (13 aulas). A TQ é apresentada segundo uma perspectiva histórica que começa com a hipótese de Plank, passa pela contribuição de Einstein, pela relação de De Broglie e acaba no princípio de incerteza. Seguidamente estudam-se, também, rudimentos da estabilidade nuclear e da radioatividade. Espanha Na Espanha, a educação baseia-se numa concepção construtivista de ensino em que o aluno se converte no motor da sua aprendizagem. O currículo de Física é marcadamente CTS e tem como temas transversais a educação ambiental, educação para a saúde, educação do consumidor e educação não sexista. A TQ aparece no último ano do Ensino Secundário (2º de Bachillerato – Ciencias e Ingeniería) inserida num conjunto de temas genericamente designados por Física Moderna. Esta, que ocupa aproximadamente um terço do ano letivo (no Instituto Espanhol de Lisboa), é antecedida por outros conteúdos programáticos organizados em dois grandes blocos: Mecânica e Eletromagnetismo. Pretende-se que o estudo da Física, neste último ano de escolaridade secundária, que ocupa 4 horas letivas semanais, complemente os conhecimentos adquiridos em anos anteriores, através do estudo da teoria de gravitação universal, do movimento ondulatório, da ótica e da interação eletromagnética. A Física Moderna é introduzida através da apresentação de fenomenologia para a qual a Física Clássica apresenta explicações insuficientes, seguida do estudo dos novos conceitos para explicação dos fenômenos mencionados: postulados de relatividade especial; radiação térmica; catástrofe do ultravioleta; efeito fotoelétrico; experiência de Hertz; espectros atômicos; hipótese de Planck; quantização de energia; hipótese de De Broglie; dualidade onda-corpúsculo; princípio de incerteza de Heisenberg; determinismo, probabilidade e domínio de validade da Física Clássica. Finalmente estudam-se, como aplicações da Física Moderna, os seguintes temas: física nuclear; radioatividade; interação nuclear forte; fusão e fissão, suas aplicações e riscos e introdução ao estudo das partículas elementares. 36 O programa de Física do último ano do ES francês (Terminal S), baseiase na compreensão da evolução dos sistemas, em termos quantitativos, estudada tanto teórica como experimentalmente. Segundo as orientações deste currículo, do ponto de vista experimental, observar uma evolução é medir taxas de variação de certas grandezas físicas. Quer se trate da propagação de uma perturbação num meio, do estabelecimento de uma corrente num circuito elétrico, do movimento de um satélite ou da desintegração de um núcleo radioativo, são sempre as taxas de variação associadas que são relevantes em termos de estudo. Do ponto de vista teórico, a taxa de variação instantânea representa-se por uma derivada e, estudando os parâmetros que influenciam a derivada de uma grandeza física, estabelece-se uma equação diferencial cuja resolução permite antecipar a evolução real do sistema. A matemática é, portanto, encarada como parte constituinte da Física e não como mera ferramenta de trabalho. A variedade dos temas abordados durante o ano tem como fio condutor a evolução temporal dos sistemas físicos, o que permite enquadrar os diferentes assuntos abordados e fixar os respectivos limites. A execução de um método numérico interativo permite ancorar as idéias de determinismo e causalidade. A TQ aparece no segmento do estudo dos sistemas mecânicos. Algumas constatações simples (a identidade de sistemas nucleares ou atômicos comparada com a variedade de sistemas planetários, o tamanho dos átomos) sugerem que a dinâmica que rege os sistemas nucleares, atômicos e moleculares deve ser diferente da dinâmica clássica. Segundo expresso no currículo, não se pretende avançar na explicação das questões levantadas que, provisoriamente, ficarão sem resposta, mas criar uma abertura para o mundo quântico introduzido pela constante de Planck. Reino Unido (Inglaterra e País de Gales) O novo currículo de Advancing Physics, no Reino Unido, está organizado de forma a atrair mais e melhores estudantes para a Física. Embora mantendo a identidade própria, pretende-se que os conteúdos sejam atrativos e evidenciem o quadro completo das potencialidades que a disciplina pode oferecer, isto é, não só satisfação intelectual e pessoal, como também a possibilidade de carreiras profissionais produtivas. Transparece a necessidade de adaptação a um mundo em transformação onde os dispositivos eletrônicos, as imagens digitais e as comunicações, cada vez mais rápidas, estão forçando novos estilos de vida. Assim, 37 o interesse que os estudantes manifestam pela tecnologiaatual parece ser o ponto de partida para a aprendizagem de temas antigos. Os assuntos estudados não excluem tópicos tradicionais mas se apresentam de maneira diferente. O curso do primeiro ano (Advance Subsidiary Course – AS), organiza-se em torno de duas idéias- chave: Física em Ação e Compreendendo Processos. A primeira (que inclui os temas Communication e Designer Materials) pretende orientar os conhecimentos, anteriormente adquiridos, para os estudos no curso AS e foca a utilização da Física em diferentes circunstâncias; a segunda (que inclui os temas Waves and Quantum Behaviour e Space and Time) progride em novas maneiras de pensar e foca a Física guiada pela curiosidade. O curso do 2º ano (Advanced Level Course – A2) organiza- se em torno das idéias-chave Ascensão e Queda do Universo Mecanicista e Imagens de Campo e Partículas. A primeira (que inclui os temas Models and Rules e Matter in Extremes) pretende um desenvolvimento gradual do pensamento matemático e foca a maneira como a Física modifica as nossas vidas e nossa maneira de pensar; a segunda (que inclui os temas Campos, Partículas Fundamentais da Matéria e Avanços em Física) pretende o desenvolvimento de idéias fundamentais e foca uma variedade de pontos de vista que vão de aplicações da Física a assuntos de interesse social. Dinamarca A grande finalidade da instrução neste país em relação à Física é que os alunos percebam assuntos centrais de Física Clássica e Moderna, especificados em um núcleo de programa, como meio de entender o mundo que nos rodeia, as maneiras científicas de pensar, o método científico e a relação entre a Física e o desenvolvimento tecnológico, cultural e social. Assim, são definidos dois cursos com diferentes níveis de exigência: o nível obrigatório (B-level) e o superior (A-level). No que diz respeito aos temas que, para efeitos deste trabalho interessa considerar, são mencionados como fazendo parte do currículo essencial: a composição dos átomos e dos núcleos atômicos, a emissão e absorção de radiação pelos fotões, decaimento radioativo, reações nucleares e radiações ionizantes (B-level) ; equivalência massa- energia, reações nucleares e processos no interior das estrelas, tratamento das leis de conservação do impulso, energia e carga (A-level). 38 Suécia Os cursos de Física, neste país, pretendem proporcionar conhecimento e desenvolver capacidades, necessários tanto a estudos superiores de ciências naturais e tecnologias, como a estudos e atividades de outras áreas. Pretendese que os alunos experimentem a satisfação e o estímulo intelectual que advém de se conseguir compreender e explicar os fenômenos do mundo natural. Pretende-se, também, contribuir para que os alunos adquiram conhecimentos que lhes permitam entender e intervir publicamente em questões relacionadas com as ciências naturais. Tal implica a análise e o desenvolvimento de pontos de vista importantes, quer a nível individual, quer a nível social, de que são exemplo os que dizem respeito a assuntos energéticos, ambientais e éticos. A área de estudo da Física estende-se do muito grande ao muito pequeno, do desenvolvimento do universo às propriedades das partículas subatômicas. A energia aparece como conceito que faz a ligação entre assuntos anteriormente tidos como diferentes. Num sentido lato a Física atual trata da matéria, da radiação e de diferentes tipos de interação. Tanto em Física como em outras ciências naturais o currículo deste país parte do pressuposto de que o conhecimento é construído através da interação entre observações experimentais e modelos teóricos. Assim, a experimentação deve desempenhar papel importante no ensino da Física. Através do trabalho laboratorial os alunos treinariam as suas capacidades em planificar experiências, usar instrumentos de medida e analisar dados. Além disto, é propiciada a incorporação de técnicas computacionais, em determinados modelos, para a discussão dos diferentes fatores que influenciam os resultados experimentais. Canadá (Ontário) O currículo de educação científica da província de Ontário baseia-se na crença de que o impacto que a ciência teve na vida do século XX, se continuará a fazer sentir durante o século XXI. Assim, a grande finalidade proposta é a literacia científica que se define como sendo a posse de conhecimentos científicos, competências e hábitos de raciocínio necessários para prosperar na sociedade com base científica do século XXI. Todo o currículo de educação científica, no ES, se constrói em torno de três pilares que refletem uma tríade essencial: conhecimento, competências e a habilidade de relacionar a ciência à tecnologia, à sociedade e ao ambiente. Analisando, com algum detalhe, o programa de Física do último ano (Grade 12, University Preparation), 39 verifica-se que este curso pretende que os estudantes aprofundem a sua compreensão de conceitos e teorias da Física. Nesta perspectiva estudarão: as leis da dinâmica e das transformações de energia; campos gravíticos, magnéticos e elétricos; radiação eletromagnética e a interface entre energia e matéria. É com o estudo deste último tema que os alunos devem aprender a entender os conceitos elementares da teoria especial de relatividade de Einstein e o desenvolvimento dos modelos da matéria baseados nas mecânicas clássica e quântica inicial. É também através da interface entre matéria e energia que se devem implementar experiências como meio de explorar idéias científicas abstratas e descrever como a introdução de modelos e teorias podem influenciar e modificar o pensamento científico que origina novas tecnologias. Austrália No currículo australiano analisado, a Física define-se como uma área de conhecimento que está relacionada com a compreensão da estrutura da natureza e com a explicação de fenômenos naturais. O estudo da Física amplia o nosso conhecimento do mundo e encoraja o ceticismo saudável, a procura de soluções para problemas e o desejo, tanto da procura da causa das coisas, como da explicação racional dos eventos. Os processos, as atitudes e os valores da Física são considerados meios poderosos para gerar conhecimento, o que implica que os cursos desta área sejam elaborados no pressuposto de que o seu conteúdo é importante para todos. Com estes cursos pretende-se que os estudantes desenvolvam competências para efetuar trabalho de investigação com criatividade, responsabilidade, confiança e competência. Os cursos de Física são estruturados em torno de conteúdos, conceitos e processos-chave. Pare efeitos deste trabalho interessa-nos considerar os conteúdos-chave física atómica e física nuclear que são desenvolvidos em torno dos seguintes conceitos-chave: espectros; partículas subatômicas; Física Quântica; dualidade onda-partícula; dispersão; partículas subatômicas; fissão, fusão e forças nucleares. 40 ANÁLISE DOS CURRÍCULOS Sociedades que diferem entre si por aquilo que, positiva ou negativamente, valorizam, têm conceitos diferentes do que deve ou não ser ensinado na escola. Moreira e Axt, (1987), elaboraram um quadro síntese onde se faz a comparação entre várias concepções curriculares, identificadas por Eisner e Vallence que, por se considerar importante na análise que este trabalho pretende fazer, se reproduz na figura 1. Concepção Curricular Processos Enfatizados Importância do Conteúdo Desenvolvimento dos processos cognitivos Cognitivos Não é importante; raramente se refere ao conteúdo. Tecnologia Tecnológicos Não é questionado; o importante é transmiti-lo eficientemente. Auto-realização Pessoais O conteúdo, como experiência auto-realizadora, é fundamental. Reconstrução social Sociais O conteúdo é importante do ponto de vista social. Racionalismo acadêmico Científicos O conteúdo das disciplinas clássicasé o mais importante. Figura 1. Quadro comparativo das concepções curriculares identificadas por Eisner e Vallence, em termos da importância do conteúdo (Moreira e Axt, 1987, p. 8). Como os currículos que queremos analisar respeitam o ensino da Física, uma outra categorização feita por Roberts, também citada por Moreira e Axt (op. cit.), vai ser útil para completar este estudo. Esta categorização diz respeito aos currículos de ciências e parte da definição de ênfase curricular como um conjunto coerente de mensagens sobre ciência comunicadas, explícita ou implicitamente, ao estudante (Roberts, apud. Moreira e Axt, 1987, p. 9). Ou seja, o currículo pode incluir mensagens 41 que não se limitam à aprendizagem de leis e teorias referentes ao conteúdo científico propriamente dito. As ênfases curriculares identificadas por Roberts, em número de sete, estão sintetizadas no quadro da figura 2. Ênfase curricular Processo valorizado Mensagem sobre ciência Ciência do cotidiano Entendimento individual e coletivo de processos científicos como meio de lidar com problemas sociais e coletivos A ciência é um importante meio para entender e controlar o ambiente Estrutura da ciência Discussão de assuntos como interação entre experiência e teoria e adequação de determinado modelo a determinado fenômeno Funcionamento intelectual da ciência ao crescer e desenvolver-se Ciência, Tecnologia e Sociedade, CTS Distinção entre ciência e tecnologia, relações entre uma e outra e respectivas implicações na sociedade A ciência e a tecnologia influenciam a sociedade; os acontecimentos sociais repercutem-se nelas Habilidades científicas Desenvolvimento de habilidades necessárias às atividades científicas O uso hábil dos meios científicos leva a um fim correto Explicações corretas Legitimação das explicações científicas através da autoridade de alguns cientistas As idéias aceitas pela comunidade são boas, as outras não 42 Indivíduo como explicador A história da ciência é usada como meio para ensinar como se faz ciência A humanidade da ciência é a do estudante que é encarado como explicador de fatos Fundamentação sólida O que se aprende vai ser usado na etapa seguinte O que se aprende está inserido numa estrutura planejada Figura 2. Quadro comparativo das ênfases curriculares identificadas por Roberts. Embora não tendo sido possível observar os materiais didáticos que estes currículos terão originado, o respectivo estudo permite tirar algumas conclusões acerca da maneira como se pretende que os alunos do ES estudem os conteúdos de TQ, nos países envolvidos no estudo. Além disto, as respostas que colegas de diferentes países europeus deram em questionários que propusemos, via Internet, permitiram-nos obter dados adicionais relacionados, essencialmente, com a prática pedagógica. De acordo com os critérios definidos anteriormente e tendo em conta que as classificações de ênfases curriculares ou de concepções curriculares não são mutuamente exclusivas ou de caráter inequívoco, podemos, ainda assim, tirar algumas conclusões. No novo currículo português os temas de Física e Química propostos parecem estar organizados não conforme o seu valor intrínseco, mas como meio de proporcionar um quadro de referências, de atitudes, de valores e de capacidades que ajudem os alunos a crescer a nível pessoal, social e profissional. Como já foi referido a TQ aparece só no fim do curso secundário e de acordo com uma perspectiva histórica, convencional, o que, aliás, contrasta com as opções tomadas para os temas tratados na disciplina bienal de Física e Química que antecede a disciplina de Física. No currículo da Espanha também perpassam preocupações de ordem de reconstrução social, sobretudo ligadas a questões do ambiente, da saúde, do consumidor e da educação não sexista. No entanto, a organização curricular é feita em torno da racionalidade científica na medida em que é a organização lógica dos conteúdos de Mecânica, Eletromagnetismo e Física Moderna que comanda a organização curricular. Os conteúdos são mencionados em espiral, de acordo com a 43 faixa etária dos alunos e de maneira que estes possam adquirir um conjunto completo e coerente do edifício da ciência. A TQ aparece associada à mudança de paradigma, o que é perfeitamente coerente com a estrutura geral adotada: a certa altura a construção do edifício da Física levou um “rombo” que teve de ser tratado como tal. A sequência dos assuntos estudados em Física Moderna segue a lógica tradicional, de acordo com a evolução histórica. O currículo da França, tanto quanto nos foi dado observar, é bastante diferente dos anteriores. Não se preocupa com a intervenção social ou com a ciência do cotidiano. Parece desenvolver-se, exclusivamente, em torno de uma certa maneira de encarar a construção do edifício científico: a evolução temporal dos sistemas físicos, em que a matemática é encarada como parte integrante do sistema. Quanto à TQ pouco nos foi dado saber. Contrariamente às explicitações feitas acerca de outros temas de Física, no caso da TQ apenas se menciona que é introduzida através da constante de Planck. Seria interessante, no entanto, saber como a estratégia geral do currículo se aplica também aos problemas quânticos. O currículo do Reino Unido é organizado em torno de temas que parecem ter como objetivo atrair jovens para o estudo da Física. Estes temas, nada convencionais, partem de assuntos de Física mais recentes para uma outra Física que, sendo atual, foi construída em tempos mais remotos. A TQ aparece logo no início do programa, antes mesmo da Mecânica, sem qualquer ênfase especial e é retomada, posteriormente, numa perspectiva de aprofundar conhecimentos anteriores. Não há, neste caso, qualquer referência a mudança de paradigmas. A introdução dos diagramas de Feynman como objeto de estudo, em detrimento da opção tradicional usada anteriormente, é uma inovação à maneira de introduzir assuntos quânticos aos alunos mais jovens. A atualidade dos temas escolhidos parece ter sido o critério de seleção que orientou a organização do currículo (aparentemente) para a mostrar a beleza e utilidade da Física, de forma coerente com o objetivo geral do currículo de Física. Os currículos da Dinamarca, Suécia, Canadá e Austrália, embora com algumas características diferentes, implicam sempre vertentes em que a reconstrução social é uma preocupação recorrente que, no entanto, pode estar mais dirigida para assuntos ambientais ou de realização pessoal/social. A TQ, nestes casos, não é associada a 44 mudanças de paradigma, mas incluída no edifício completo de ciência que se pretende transmitir. Geralmente a TQ é abordada em dois momentos do currículo com dificuldade crescente. Os temas abordados são sempre coerentes com a orientação curricular geral. Embora não tendo tido acesso aos currículos oficias do ensino secundário da Finlândia e Itália, através de professores que responderam a questionários que propusemos, via Internet, sabemos que, na Finlândia, a TQ é introduzida através de uma aproximação experimental (Experimental approach where phenomen comes first and theory after – Abordagem experimental onde os fenômenos precedem a teoria) e, na Itália, de maneira tradicional (começa com o problema da radiação do corpo negro e efeito fotoelétrico, passa pelos vários modelos atômicos, e, o “estranho comportamento quântico” é discutido através do princípio de incerteza e da dualidade onda-corpúsculo). Quanto à maneira como a TQ é introduzida notam-se algumas diferenças. Em Portugal, Espanha e França a TQ aparece no final do curso e ligada à mudança de paradigma. Nos dois primeiros países, agora referidos, é introduzida de forma históricae, no terceiro, de acordo com a lógica geral do currículo, isto é, de acordo com a dinâmica dos sistemas. Nos demais países a TQ está ligada ao estudo da física das partículas e faz-se em dois tempos: no primeiro ano, relacionada com a constituição da matéria e no segundo ano, com as reações nucleares. De destacar o caso do Reino Unido, onde a física das partículas aparece logo no início do curso, antes da mecânica, por exemplo, e com referências a diagramas de Feynman. Em relação aos assuntos abordados, dualidade, níveis de energia, experiência da dupla fenda, efeito fotoelétrico e princípio de incerteza são mencionados em todos os currículos. O princípio de sobreposição de estados, o modelo da partícula na caixa e o efeito de túnel só são mencionados em um projeto piloto (experimental), efetuado na Holanda, não integrado no currículo normal das escolas (http://malcol.org/eps_seminar/Paper/bo6.html e http://teachers.web.cern.ch/teachers/materials/syllabus.htm). Neste último, é de referir também, à alusão à interface microscópico/macroscópico como meta explícita de aprendizagem. A equação de Schrödinger só aparece mencionada neste projeto e, mesmo assim, como assunto opcional. Portanto, contrariamente ao que acontece 45 no caso de conteúdos da Física Clássica, a TQ, normalmente, não é apresentada a partir de respectiva equação do movimento, possivelmente considerada muito complexa para os estudantes de ES. Apesar da complexidade, cabe perguntar se esta forma de apresentar explicações isoladas de fenômenos que pertencem ao âmbito da TQ será a melhor forma de contribuir para que os alunos a entendam como um conjunto completo e coerente de modelos científicos. De acordo com as orientações curriculares gerais, todos os currículos incluem aplicações, tanto teóricas como tecnológicas, da TQ. Assim, a ligação à tecnologia, às necessidades sociais e ambientais, ao cotidiano e ao que se julga ser de interesse dos jovens é preocupação recorrente quando se referem aos conteúdos de TQ recomendados. No quadro da figura 3 faz-se a síntese possível dos dados recolhidos com a análise efetuada aos currículos. Neste, os lugares reservados a itens acerca dos quais não conseguimos informação relevante são deixados em branco. Note-se que em vários dos documentos analisados não conseguimos inferir o tempo relativo destinado a assuntos de TQ. No entanto, é de referir que esta é parte integrante de todos os currículos observados, ainda que com estratégias de inserção diferentes. País Estratégias introdução deTQ Altura de introdução Da TQ Tempo previsto Temas abordados Aplicações TQ mencionadas Portugal Tradicional; mudança de paradigma Fim do ES 17% do currículo de último ano Quantização; dualidade; princípio de incerteza Microscópio eletrônico; radioatividade; fusão e fis- são nucleares Espanha Tradicional; mudança de paradigma Fim do ES 30% do currículo de último ano Quantização; dualidade; princípio de incerteza; determinismo Física nuclear; radioatividade; fusão e fissão; física de partículas França Mudança de paradigma Fim do ES Quantização; constante de Planck Reino Unido Física de partículas; QED Início ES e retomado no fim 28% do currículo de 2 anos Interferência; difração; dualidade; quantização Efeito fotoelétrico; microscópios eletrônicos Dinamarca 1º ano + 2º ano Física atômica e nuclear Astrofísica 46 Suécia 1º ano + 2º ano Física atômica e nuclear Astrofísica; estado sólido Canadá Último ano (pelo menos) Física de partículas; quantização Contribuições canadenses à Física Moderna Austrália Física atômica e nuclear Dualidade; dispersão; espectros Itália Tradicional Fim do curso secundário Constante de Planck; ef. fotoelétrico; modelos atômicos; dualidade; princípio de incerteza Finlândia Tradicional/experimental Quantização, física de partículas Efeito fotoelétrico Figura 3: Síntese das informações recolhidas na análise de currículos. CONCLUSÕES A abordagem tradicional ( que utiliza a via histórica) encontra-se nos currículos de Portugal, Espanha, Itália e Finlândia. Introduz a TQ através da hipótese de Planck e efeito fotoelétrico, seguidos da discussão da “peculiaridade do comportamento quântico” através do princípio da incerteza e da dualidade onda-partícula. De uma maneira geral, à enumeração inicial das noções da TQ seguem referências às respectivas aplicações práticas, bem como aos riscos que lhes são inerentes. Foi também possível detectarmos que esta abordagem pode originar instruções diferentes, conforme se acentue a vertente filosófica ou a vertente experimental. Pelo menos é o que se depreende do questionário respondido pelo colega da Finlândia quando declara que no seu país a abordagem é histórica e experimental, para de imediato acrescentar que acentua o caráter experimental, em detrimento do filosófico, através das frases: aproximação experimental, onde os fenômenos aparecem primeiro e a teoria a seguir; as interpretações filosóficas podem tornar-se difíceis; é difícil entender o que não se pode ver. Uma mesma descrição curricular pode originar instruções com características diferentes. 47 Esta abordagem tradicional, quer a mudança de paradigma seja ou não referida como instrumento de aprendizagem, está sempre associada ao final dos cursos de Física. Parece estar relacionada com uma concepção cronológica do ensino da Física que começa na Mecânica, passa pelo Eletromagnetismo e acaba no Física Moderna (Relatividade e TQ). É interessante destacar que, nos demais países analisados, esta abordagem tem sido deixada de lado (o que não acontece, por exemplo, nos currículos de Ensino Superior onde são apresentados conteúdos de TQ). Assim, a introdução da TQ através da proposta de Feynman, no livro QED, escolhida no Reino Unido, veio substituir a abordagem tradicional que vigorava neste país (Jones, 1991; Fischler & Lichtfeldt, 1992; Ireson, 2000) até muito recentemente, e que foi considerada responsável pelo aparecimento de conceitos errôneos. Mais uma vez quebrando a tradição, neste caso a TQ começa a ser estudada logo no início do ciclo de estudos do secundário, para ser posteriormente retomada, numa perspectiva de aprofundar os conhecimentos adquiridos. A estratégia de introdução já não está relacionada com a cronologia dos acontecimentos, mas com a lógica dos temas escolhidos para organizar o currículo. Nos currículos da Dinamarca, Suécia, Canadá e Austrália, os conteúdos de TQ têm um tipo de tratamento idêntico: na maneira como estão integrados, na relação que se estabelece entre experimentação e modelação teórica e nas conseqüências para a sociedade e meio ambiente. Esta abordagem não tradicional da introdução da TQ faz-se sempre em duas ocasiões distintas de aprendizagem, está associada à Física das Partículas e não acentua a mudança de paradigma. Aparentemente estas abordagens não deixam a TQ para o "final" do ES, como último assunto a abordar... se der tempo. Pelo contrário, parece existir uma preocupação em que estes conteúdos sejam vistos como parte integrante de todo o edifício da Física que deve ser ensinado no ES. Além disto, a integração destes assuntos em duas oportunidades diferentes, com graus de dificuldade crescente, possivelmente destina-se a que os estudantes consigam uma melhor compreensão dos mesmos. De todo modo, os conteúdos escolhidos e as formas como se propõem serem tratados, ainda requerem muita pesquisa para saber se, de fato, conseguem contribuir para que os estudantes entendam melhor o mundo microscópico do que com a 48 abordagem ditatradicional. São também necessárias pesquisas para saber como é que os professores ensinam estes conteúdos em sala de aula. A este respeito é interessante destacar que, durante a presente investigação, encontramos somente dois trabalhos exclusivamente dedicados à formação de docentes, os quais indicam que os conceitos quânticos dos professores em início de carreira, são semelhantes aos dos outros estudantes já referidos neste trabalho. Um, de um grupo de investigadores da Universidade de Atenas, considera que as concepções errôneas dos futuros professores funcionam como obstáculos espistemológicos à aquisição de conhecimentos da Física Moderna (Hadzidaki, Kalkanis and Sravrou, 2000), e, por isso, organizou cursos de formação baseados na discussão dos dois grandes paradigmas da Física. Um outro grupo de investigadores, da Universidade de Milão, para resolver o mesmo problema, implementou uma proposta dirigida a professores estagiários, que envolve um curso a ser ministrado em salas de aula do ES, cuja avaliação é, posteriormente, englobada na formação dos professores em formação (Giliberti, Cazzaniga e Lanz, 2002). Tendo concluído que os conteúdos de TQ, de fato, já fazem parte de programas oficiais do ES, é necessário passar à questão seguinte: qual será a melhor maneira de os abordar? Não se pode ignorar que as tentativas de ensinar TQ a cursos introdutórios, tanto do ES como do Superior, têm contribuído para o aparecimento de conceitos errôneos que só podem ter origem na instrução, já que não há “senso comum” ou “teorias alternativas” que os expliquem. Assim, parece-nos que as próximas questões de investigação devem estar relacionadas com a melhor maneira de ensinar os primeiros conceitos de TQ, especialmente no ES, o que certamente contribuirá para que, posteriormente, no Ensino Superior, os alunos detenham conceitos mais de acordo com a perspectiva científica. Além disso, convém não esquecer que os resultados das pesquisas feitas para avaliar as concepções quânticas, tanto de professores como de estudantes do Ensino Superior, indicam que não se pode ignorar a necessidade de organizar trabalhos de investigação com o objetivo de melhorar a preparação científica de professores que venham a dedicar-se ao ensino da TQ. 49 BIBLIOGRAFIAS AMBROSE, B. S. et al. 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Em 1967 é criado o FUNBEC, que se ocupa de industrializar todo o material produzido, além de criar cursos para profissionais do ensino primário e programas específicos para o ensino superior. Até o final dos anos 60 foram criados ao todo 15 projetos para o ensino primário e secundário no país, sendo a maioria traduções de projetos americanos e ingleses. Até 1965 foram produzidos cerca de 25.000 kits entre nacionais e internacionais. Fonte: www.inape.org.br Outro projeto importante no desenvolvimento do movimento curricular foi à instituição do PREMEN (Projeto Nacional para a Melhoria do Ensino de Ciências) . Este projeto surge com a promulgação da Lei 5692/71, que criou o ensino profissionalizante, tendo como objetivos ajudar nas novas exigências impostas pelas modificações curriculares pela qual o país passava. O programa contou com o apoio da USAID e do MEC, criando 3 importantes projetos: O Projeto de Ensino de Física, do Instituto de Física da USP, em 1972, o Projeto Nacional de Ensino de Química de 2º grau, ligado ao CECINE (1972) e o Projeto de Ensino de Ciências (PEC), ligado ao CECIRS, entre outros que foram financiados até o fim dos anos 70. 7 Fazendo uma análise dos trinta anos de funcionamento do IBEEC, FUNBEC e do PREMEN, Barra e Lorenz (1986), concluem que a participação desses movimentos curriculares na criação de projetos na área de ensino de ciências foi extremamente importante para o desenvolvimento do ensino no país. A atuação dos projetos foi enorme, identificados, no total, 42 projetos curriculares, nos quais foram produzidos materiais dos mais diversos tipos. Segundo Barra e Lorentz (1986) na análise das atividades dessas instituições, existiram dois momentos de renovação curricular no ensino de Ciências no Brasil que vai de 1950 a 1980: o primeiro foi o de tradução de obras americanas e inglesas e logo depois a criação de obras genuinamente nacionais que se adequassem as necessidades das escolas brasileiras, no que diz respeito à ciência. Krasilchik (1972) e Carvalho (1975), segundo Nardi, afirmam que apesar de se ter feito traduções, divulgação de material e treinamento de professores para sua utilização, o primeiro momento não atingiu as metas esperadas, devido à falta de recursos das escolas atrelado ao despreparo dos professores, impedindo a utilização em grande escala desses materiais didáticos. Porém, apesar de certo insucesso, o uso de materiais americanos e europeus teve seu lado positivo, que foi o de mostrar a importância de se estudar ciências, do ensino experimental, da utilização de materiais didáticos e o que eles podem desempenhar, permitindo ao aluno entender o processo de investigação científica. Mostraram também que para se ter bons resultados na elaboração dos materiais científicos para o ensino de ciências, deve-se ter o trabalho em conjunto dos professores, cientistas e técnicos, uma vez que são estes que irão traduzir e adaptar as obras às necessidades do Brasil proporcionando um excelente efeito. Barra e Lorenz, afirmam que num primeiro momento os fatores que influenciaram as mudanças no ensino do Brasil foram externos, com a introdução e auxílio da UNESCO e fundações americanas. Com o passar do tempo, devido à dificuldade de adaptação dos projetos estrangeiros houve um interesse interno em modificar a estrutura em ensino de ciências, surgindo os projetos nacionais que tornaram tais materiais didáticos mais eficientes, por estarem adequados à realidade das escolas brasileiras. Essa fase coincide com o surgimento dos primeiros grupos de ensino de Física, em que são desenvolvidos os primeiros projetos na área. Nesse 8 período, mais precisamente em 1970, tem-se também a iniciação dos simpósios nacionais de ensino de Física (SNEF). Os primeiros grupos de pesquisa de ensino de física emergem no final da década de 60 e início da década de 70. Estes são construídos e consolidados, em sua maioria, em departamentos e institutos de Física de Universidades Públicas no país. Segundo Nardi (2004), alguns fatores como, as características da pesquisa do ensino de ciências, e a dificuldade de se encontrar parâmetros para avaliar a pesquisa contribuíram para dificultar a construção e consolidação de alguns grupos de pesquisa de Física, fazendo com que muitos pesquisadores trabalhassem de forma isolada ou agregando-se a pesquisadores que atuassem em faculdades de educação ou em outros espaços, podendo assim trabalhar com pesquisas e formar seus grupos. Os pesquisadores entrevistados por Nardi afirmam que as faculdades de educação têm um papel muito importante, sendo um dos marcos decisivos para a construção da área de ensino de Ciências no país, pois os estudantes que dela fizeram parte nuclearam vários grupos de pesquisa existentes hoje contribuindo com muitos projetos de ensino para a melhoria da educação brasileira. Os primeiros projetos de ensino de Física no país foram construídos no IFURGS e no IFUSP. Estes são analisados na pesquisa de Nardi, em registros publicados de Moreira (1977) e Rodrigues e Hamburger. O registro de Moreira (1977) é intitulado “Resumos de trabalhos de Grupo de Ensino do Instituto de Física da UFRGS (1967 - 1977)’’; e o de autoria de Rodrigues e Hamburger, é intitulado ‘’O Grupo de Ensino do IFUSP: histórico e atividades”. Moreira em seu registro sobre o IFRGS reúne num só volume resumos de dissertações, trabalhos publicados, comunicações feitas em congressos e a interpretação sobre o surgimento desse grupo de pesquisa. Sobre a origem desse grupo de pesquisa, afirma: De fato, assim aconteceu: a partir de (1967) e até o fim dos anos sessenta, foram contratados vários professores com a finalidade, mais ou menos explícita, de lecionarem Física Geral. Esses professores, no entanto, não se limitaram somente a dar aulas, pois partiram para a busca de soluções para o grande problema que era o ensino de Física Geral. Essa busca, a princípio à base de tentativa e erro, foi aos poucos assumindo o caráter de pesquisa em ensino de Física e contribuiu, pelo menos em parte, para a formação do grupo de ensino. (MOREIRA, 1977 APUD NARDI, 2004: PASSIM). 9 Moreira (1977) comenta a dificuldade enfrentada pelo grupo no início, pois se esperava que todos os professores ligados à área se dedicassem exclusivamente ao ensino ou à pesquisa, julgando que as duas coisas atrapalhariam o rendimento na área de pesquisa. O autor justifica, em seu texto, a existência do ensino atrelado à pesquisa nos departamentos e institutos relatando como se poderia pesquisar sobre ensino sem se ensinar, sem viver a experiência na realidade das salas. As pesquisas tenderiam a formar modelos e teorias educacionais não muito eficazes. O grupo, apesar de no início não possuir experiência em metodologia de pesquisa, se saiu muito bem, utilizando o estudo e pesquisas de comparação de métodos já utilizados. Com o passar do tempo passou a adotar metodologias e modelos de aprendizagem baseados em aprendizagem de conceitos. Paralelamente passou a dar atenção à importância do ensino com a utilização do laboratório como método facilitador da aprendizagem, ao ensino de Física na escola secundária e a formações de professores na área de Física. Foram muitas as contribuições do Instituto para o ensino de Física com diversos trabalhos desenvolvidos, sendo a maioria relacionada a métodos de ensino, uso de novas tecnologias, como do microcomputador e da instrução programada e construçãode recursos didáticos para atender os problemas no ensino de Física Geral. O segundo documento, de autoria de Rodrigues e Hamburger (1993), trata de uma retrospectiva histórica das atividades realizadas pelo grupo de Ensino do IFUSP, apresentando informações sobre sua constituição, as principais linhas de trabalho e pesquisa, ou seja, as atividades desenvolvidas pelo grupo de 1973 a 1991. As atividades eram diversificadas, intensas e direcionadas ao ensino de Física em geral, tais como: pesquisas em ensino de Física, cursos de reciclagem para professores do Ensino Fundamental e Médio, exposições de Física abertas ao público em geral e o curso de pós-graduação em ensino de ciências - modalidade Física. O curso de pós-graduação, até mesmo antes de se consolidar, contribuiu para a formação de competência nacional na área, com elaboração de dissertações de mestrado, publicações em revistas nacionais e internacionais, confecção e divulgação de textos e materiais didáticos e participações em congressos e simpósios no Brasil. A implantação, no início, foi dificultada, pois a Câmara de pós-graduação da 10 Universidade de São Paulo julgava necessária a participação da Faculdade de Educação com o Departamento de Física. A implantação definitiva do curso ocorreu em 1973, quando seguindo recomendações da Câmara, o então Instituto de Física das USP e a Faculdade de Educação (FEUSP) entraram em acordo, colocando em funcionamento curso de pós-graduação em Ensino de Ciências - modalidade Física, sendo na época um dos poucos cursos envolvendo campos de ciências exatas e humanas. Com a consolidação da pesquisa e da pós-graduação em ensino de ciências houve uma intensificação da atuação na área por parte dos professores de ciências e Física, como afirmam Rodrigues e Hamburger: No início dos anos 70, foi desenvolvido o Projeto de Ensino de Física (PEF) compreendendo textos e conjuntos experimentais para o ensino de 2º grau, editados pela FENAME, órgão do MEC. No âmbito desse projeto realizaram- se dezenas de cursos de treinamento, frequentados por mais de mil professores de todo o Brasil. Na década seguinte, de 1985 a 1987, o IFUSP aumentou a oferta de cursos de atualização e aperfeiçoamento para professores, respondendo a um convênio com a Secretaria de Educação do Estado de São Paulo. Entretanto a partir de 1989 o número de cursos foi reduzido e o convênio foi interrompido pela Universidade. Aproximadamente na mesma época do PEF, surgiram dois outros projetos nacionais para o ensino de Física em nível secundário: o Projeto “FAI – Física Auto Instrutiva” e o “Projeto Brasileiro para o Ensino de Física” (PBEF), desenvolvidos por professores em sua maioria ligados ao IFUSP. Constituiu-se, por outro lado, o grupo de produção de filmes didáticos destinados ao ensino universitário com a colaboração da Escola de Comunicação e Artes da Universidade de São Paulo (ECAUSP). A elaboração de materiais didáticos e de laboratório tem sido contínua. Nos anos setenta, houve ênfase na produção de materiais instrucionais para estudantes de 2º e 3º graus. Atualmente vem-se enfatizando a elaboração de materiais destinados a professores de 1º e 2º graus, visando ao seu aperfeiçoamento e a melhoria do ensino básico. (Rodrigues e Hamburger apud Nardi, 2004:passim). Os três projetos citados segundo Rodrigues e Hamburger aconteceram porque se acreditava que era necessário desenvolver no âmbito nacional novos currículos de física, devido aos maus resultados dos projetos estrangeiros. O PEF teve como objetivo um ensino inovador e adequado à realidade brasileira, enfatizando a física contemporânea, atividades práticas dos alunos, fornecendo material para realização e compreensão de conceitos, indo além do significado matemático. O FAI aconteceu na década de 1970 através do GETEF (Grupo de Estudo em Tecnologia de Ensino de Física) , em forma de instrução programada, tendo grande penetração nas escolas 11 da época. O terceiro projeto para o ensino de física foi o PBEF (Projeto Brasileiro para o Ensino de Física) desenvolvido pela FUNBEC. O grupo segundo Nardi (2004, passim) possui “caráter multifacetado, com diversas linhas de trabalho desenvolvidas concomitantemente”: No início das atividades (1970) havia uma ênfase comportamentalista, evidenciada, por exemplo, pelas metodologias utilizadas na elaboração dos projetos PEF e FAI, e pelo desenvolvimento do curso personalizado de física básica, para o 1º ano da Universidade, em 1974-1975. Mais tarde, diversas pesquisas na linha piagetiana passaram a ser realizadas e foram apresentadas como dissertações de mestrado. Presentemente, vários trabalhos sobre representações espontâneas de conceitos elementares de física estão sendo realizados. Recentemente vem-se desenvolvendo, também, uma abordagem histórica e epistemológica do ensino, com a utilização da história e filosofia da ciência para uma melhor compreensão dos conceitos científicos e do seu ensino, visando o treinamento de professores e o aperfeiçoamento do ensino de física.( Rodrigues e Hambúrguer apud Nardi, 2004, passim). A retrospectiva cita ainda a produção de filmes didáticos de curta duração (entre 1971 e 1974), destinados ao ensino de graduação e as primeiras linhas de trabalho dos docentes ligados ao programa de pós-graduação e os subprojetos desenvolvidos em 1989 no Programa de formação de professores de Ciências do Projeto USP-BID. Alguns exemplos de linhas de trabalho são: estudos sobre evasão escolar nos cursos básicos de graduação da USP (E.W. Hanburger), tecnologia de educação (C.Z. Dib), utilização e análise da instrução programada (F.D. Saad) e Sistemas individualizados de ensino (A.G. Violin) e os subprojetos: Física para professores de Ciências de 1º grau (Y. Hosoume), Programa Ciência Educação (E. W. Hamburger), Assessoria às licenciaturas em Física (M. R. Kawamura), Formação em serviço de professores de Física de 2º grau (L. C. Menezes). Os dados numéricos sobre a pós-graduação em Ensino de Ciências – Modalidade Física, mostram no período entre (1973 - 1991) Foram concluídas 62 dissertações de mestrado. As primeiras dissertações de mestrado foram concluídas no ano de 1977; o ano de 1989 foi quando ocorreu o maior número de defesas: 11. É interessante observar que, das oito dissertações defendidas no primeiro ano de defesas de mestrado, 1977, a maioria delas [24] foi originada de análises dos projetos desenvolvidos e recém-concluídos no IFUSP (Nardi, 2004, passim). 12 Foram muitas as contribuições dos grupos do IFURGS para o início da construção e crescimento dessa área de ensino de Física, ajudando com suas pesquisas, projetos, dissertações e outras coisas mais. Nessa década também, mas precisamente em 1970, surge o primeiro Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF), encontro que passou a ocorrer a cada três anos, onde participantes de vários locais do Brasil se reúnem tentando assim contribuir para a melhoria do ensino. Os simpósios devido ao seu sucesso, existem, até hoje, tentando assim melhorar e mudar a visão tradicional do ensino. Os SNEF surgiram devido à necessidade nacional de reunir esforços para discutir os problemas e iniciativas a serem tomadas para melhoria dessa área de ensino, tentando assim reverter o quadro caótico que passava o ensino brasileiro. Foram muitas as contribuições dos primeiros SNEF, dentre elas, discussão sobre temas relacionados à formação de professores, as limitações e propostas de mudança, realização de cursos, conferências, mesas redondas em tom interdisciplinar, relatos de experiências educacionais, descrição e uso de equipamentos didáticos, dentre outras coisas. Almeida Junior (1979, 1980), comenta que mesmo com todo o esforço dos participantes nos primeiros SNEF, percebe-se que não foi suficiente para reverter à situação caótica pelaqual a educação vivia, cheia de vazios, onde se detecta uma metodologia falha decorrente de uma visão curta de educação, onde se tem um ser que é informado, porém desqualificado para um trabalho inovador, transformador da sociedade atual. Segundo Almeida Junior, citado por Nardi (2004, passim): O sopro científico já se instalou entre nós e não nos deixará mais. Nenhum esforço em aperfeiçoar a educação científica será supérfluo. Nenhuma experiência planejada e vivenciada em qualquer escola será infrutífera. Todas as tentativas de acertar, mesmo quando erramos e mesmo dentro desse quadro sombrio que pintamos, não serão demasiadas para desprender a Física do magnetismo do ensino escolástico e diminuir seu peso de tradição humanística. Na liberdade dimensionada da sala de aula podemos vislumbrar um universo poderoso para o aluno se resolvermos, ao falar da Física, fazermos Física. Com o tempo, devido ao caráter amplo que os SNEF adquiriram, como de proporcionar a apresentação em um só evento de vários trabalhos, como: relatos de experiências didáticas, trabalhos de pesquisa, descrição de equipamentos e sua 13 produção, dentre outras coisas, surge à necessidade por parte de alguns físicos que vinham trabalhando com pesquisa como atividade principal, em encontrar um espaço para discutirem seus projetos de forma mais restrita, “visando aumentar a compreensão de certos problemas estudados e abrir caminhos para outras soluções, nos moldes dos demais encontros típicos das outras áreas da Física” (Barros, 1990, apud Nardi, passim). Em 1986 surge o I EPEF - Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, durante a 38ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC). O I EPEF foi realizado em julho de 1986, em Curitiba (PR) contando com mais ou menos 30 participantes. Neste primeiro encontro foram apresentados 12 trabalhos de pesquisa, que seguiam as seguintes linhas: Física intuitiva em um referencial piagetiano; concepções alternativas, reestruturação curricular, ensino diagnóstico e abordagens metodológicas. O II EPEF foi realizado em São Paulo, em junho de 1988. O evento foi fechado, já que “foram estabelecidos alguns critérios para uma tentativa de caracterização da PEF ‘stricto sensu’ [...] gerando críticas por parte de alguns participantes” (Barros, 1990, apud Nardi, passim). Esse evento teve cerca de 50 pesquisadores, tendo como temas centrais: a formação do professor e conceitos alternativos/intuitivos/históricos/científicos. O III EPEF foi realizado em Porto Alegre, em 1990, contando com 78 participantes. Foram apresentados 13 relatos de grupos de pesquisa, 32 painéis e 2 moções. Na primeira moção, encaminhada ao PADCT/SPEC, existia uma preocupação com a manutenção do financiamento das pesquisas na área e solicitava a continuidade do financiamento do Caderno Catarinense de Ensino de Física e da Revista de Ensino de Física, que servem até hoje como fontes de pesquisa para muitos professores e alunos. A segunda moção veio devido à observação da consolidação de vários grupos de pesquisa e necessidade de aprofundar os conhecimentos dos pesquisadores nessa área, propondo à PróReitoria de Física de Pós-Graduação da USP, a criação de um doutorado em Ensino de Física na Universidade de São Paulo, instituição que possuía as condições e requisitos adequados para o programa proposto, servindo posteriormente de modelo e estímulo para criação no Brasil e em outros países da América Latina de programas similares. 14 Há, pela primeira vez, a inauguração da Sessão “Relatos de Grupo e Pesquisa”, onde pesquisadores de 10 grupos brasileiros de diversas instituições discutem sobre referenciais, metodologias e produções. No III EPEF, Susana Barros (1990) faz uma retrospectiva na conferência de abertura, mostrando a importância do reconhecimento dos EPEF como parte integrante da SBPC: A importância que tem para a comunidade de pesquisadores na área de Ensino de Física a construção de uma identidade própria, e estes Encontros, já na sua 3ª versão, melhorada e corrigida em relação às anteriores, contribuem de forma significativa para o fortalecimento do grupo. O EPEF representa uma forma de reconhecimento, por parte da comunidade de físicos, de uma área de Pesquisa em Física muitas vezes ignorada, e considerada por muitos de nossos colegas como área de concentração da Educação, da Sociologia, da Psicologia de Aprendizagem, da História etc. etc., praticada por diletantes...( apud Nardi, 2004:passim). Na conferência, Barros (1990) lembra que o evento apareceu inicialmente como tema (até 1984), porém com seu crescimento passou a linha de trabalho, verificada a partir do VI SNEF, que ocorreu em Niterói (RJ) em 1985. Tais fatos são citados como prova de evolução da pesquisa em ensino de Física: • Enquanto na década de 70 ouve uma tomada de consciência sobre as origens da pesquisa aplicada, com interesse em resolver em sala de aula problemas técnicos em função da criação do ciclo básico em 1968, na década de 80 a pesquisa foi fundamentada em referenciais teóricos, havendo paralelamente certa consciência dos pesquisadores sobre a importância integradora dos ensinos em todos os graus. • Resultados de um levantamento, publicado em Boletim pela SBF em 1984, mostrando algumas linhas de pesquisa feitas por 20 grupos que se dedicavam a pesquisa em ensino de Física, tais como: Formação de professores, treinamento em serviço, instrumentação, laboratório, interação 1º e 2º graus com a Universidade e pesquisa participativa. • Constata que a formação dos mestres vem crescendo na área, sendo muitos desses feitos em pós-graduação em educação, com área de concentração em ensino de Ciências. O doutorado também vem crescendo nessa área. • Assinala também a importância da ação das revistas de ensino de Física que promove a pesquisa em ensino de Física. Barros (1990) lembra 15 ... Há grupos que apesar de desenvolverem pesquisa em ensino de Física estão com dificuldades de institucionalização dentro dos Institutos de Física, devido à grande discriminação que este campo ainda sofre por parte dos especialistas da “ciência dura”, discriminação que cada dia fica mais bem caracterizada como desconhecimento da área e prepotência decorrente de pensar que o campo da educação é “intuitivo”. Sabemos quanto de errado existe neste posicionamento, pelas evidências diárias do fracasso universitário. O fazer da educação, nos três níveis, só poderá ter melhoria significativa quando os resultados da pesquisa em ensino de Física forem conhecidos e aplicados coerentemente. ...(apud Nardi, 2004: passim). Ela propõe os seguintes pontos a serem pensados no evento: Necessidade de pesquisa curricular para a melhoria do ensino; avaliação crítica do otimismo dos resultados da PEF; necessidade de discussão sobre a metodologia de pesquisa; levar a sério o campo de estudos referente às relações CTS; aspectos epistemológicos relacionados com a construção da ciência; fundamentação teórica da PEF (epistemologia, psicologia, antropologia, metodologia, tratando do conteúdo de física e como é aprendido/ensinado); contribuição das novas tecnologias para o ensino de Física (apud Nardi, 2004, passim). O IV EPEF, realizado em 1994, em Florianópolis, contou com cerca de 130 participantes. Neste encontro foram apresentados 94 painéis e 35 comunicações orais, sendo estruturado a partir de quatro temas relacionados em ensino de Física: Fundamentos da Pesquisa em Ensino de Física; Identificação dos objetivos de pesquisa com o conhecimento; Metodologias para a obtenção, tratamento e interpretação de dados; Relação entre a pesquisa e o Ensino de Física/Ciências na Educação Escolar. A melhoria deste evento em relação aos outros, foi que um trabalho era escolhido em cada plenária da programação, servindo de ajudana discussão do tema por todos os que participantes. Os aprofundamentos desses temas foram feitos com a ajuda de grupos de trabalho. Alguns trabalhos escolhidos foram: A Aprendizagem de conceitos construindo um referencial de interesse para a pesquisa e ensino de ciências (M. M. Dal Pian, UFRN); Qual a fundamentação de seu Trabalho de Pesquisa? (A. Villani e J. L. A. Pacca, IFUSP); Objetos e objetivos no aprendizado de Física (Y. Hosoume, M. R. Kawamura e L. C. Menezes, IFUSP). Podendo ainda citar alguns temas, tais como: Aspectos semânticos do ensino de Ciências (M. R. Vale Filho e H. T. de Miranda, FEUSP); Onde estão os referenciais teóricos? (M. Pietrocola Oliveira, UFSC); Fundamentos da pesquisa no ensino de Ciências e Física (M. J. P. 16 Almeida, FE/UNICAMP). Ainda no IV EPEF temos críticas aos fundamentos de pesquisa e os referenciais teóricos, havendo também uma avaliação sobre a metodologia de pesquisa. Neste evento foi verificado um aumento no número de pesquisas voltadas para o ensino médio, tendo contribuição de alunos de pósgraduação e aumento da participação de pesquisadores estrangeiros. O V EPEF foi realizado em setembro de 1996, em Águas de Lindóia (SP), sendo apresentados 112 trabalhos, tendo a presença de 140 participantes. Neste evento temos um maior tempo para comunicações orais e discussão das pesquisas apresentadas, como: ética na pesquisa-ação, conteúdo do ensino, enquanto objetivo de pesquisa, havendo também um questionamento específico sobre a formação básica e continuada dos professores. O VI EPEF foi realizado em Florianópolis (SC) em outubro de 1998, tendo a presença de 141 pesquisadores e apresentação de 128 trabalhos, sendo 93 na forma de pôster, tendo distribuição em 11 seções, e 35 trabalhos na forma de comunicação oral, dividida em 9 seções. Foi criada neste EPEF uma seleção sistemática de trabalhos na forma de comunicação oral para serem apresentadas, que na opinião dos avaliadores e da comissão organizadora pode trazer contribuições positivas para as discussões teórico-metodológicas nessa área de pesquisa. Dentre elas podemos citar: A Física na forma do ensino médio (L. C Menezes, M. R. Kawamura e Y. Hosoume, IFUSP); Fundamentação teórica, especificidade, respaldo e legitimidade da pesquisa em ensino de Física (M. J. P. M. Almeida, Unicamp); Do fazer ao ensinar a Ciência (D. M. Vianna, UFRJ). Há nesse evento a presença de debatedores bastante proveitosa nas comunicações orais, interesse em incluir a participação de outras regiões, necessidade de discussão de questões tais como: políticas públicas de educação, financiamento, avaliação dos cursos de pós-graduação e também a importância dos pesquisadores estarem presentes no evento. O VII EPEF realizado também em Florianópolis ocorreu em 2000. Nele tem-se o apoio oficial da SBF, passando a ser considerado como uma das reuniões da SBF. O evento contou com a participação de 194 pesquisadores e apresentação de 161 trabalhos, agrupados em 105 na forma de painéis e 56 em comunicações orais, sendo organizados em campos temáticos, considerados relevantes para a pesquisa em 17 ensino de Física, tais como: Ensino- aprendizagem- avaliação: espaços formais e não formais; Formação do professor de Física; Currículo e inovação educacional; Balanço crítico das pesquisas e novas demandas de investigação; e outros mais. Foram realizadas também duas mesas redondas com os seguintes temas: “Diretrizes oficiais nacionais e perspectivas para a pesquisa em ensino de Física” e “Configurando a pesquisa em ensino de Física: natureza, limites e possibilidades”, duas conferências ministradas por Michael Matthews, um pesquisador australiano com os seguintes temas: “Constructivism: some philosophical and pedagogical considerations” e “The fate of Huygens’ 1673 proposal of the seconds’ pendulum as an international standard of length and some educational suggestions” e dois debates, um sobre a pós- graduação em ensino de Ciências e o outro sobre mestrado profissionalizante. Temos ainda no VII EPEF um encontro que discutiu sobre a Revista de Ensino de Física e sua situação, realização de um balanço crítico das pesquisas e novas demandas de investigação – trabalhos sínteses, organização de um programa de pós- graduação nessa área, com a presença de várias instituições, além de realização de conferências com a Espanha, Alemanha e Austrália. O VIII EPEF foi realizado em Águas de Lindóia (SP) em junho de 2002, tendo 150 participantes brasileiros e da América Latina. Neste EPEF ouve critérios de seleção de trabalhos, fazendo com que dos 116 trabalhos propostos, apenas 80 fossem aceitos para apresentação. Os critérios utilizados para análise foram discutidos entre a Comissão Organizadora e o Corpo de Pareceristas que faziam parte de uma equipe composta por 53 doutores ligados à área de Física. Os trabalhos mais destacados foram apresentados em sessões de comunicação oral com debatedor. Foram apresentados também nesse evento sessões de pôster, mesas redondas, conferências, debates, dentre outras coisas. Sobre a avaliação do evento são estacados os seguintes pontos: a submissão de textos completos, tanto para trabalhos para as sessões de comunicação oral, como para as de pôster; os critérios de julgamento foram claros e “deverão ser intensificados cada vez mais, para criar tradição na área”; volta ao formato de Comunicação Oral com debatedor; boa distribuição dos trabalhos durante os dias do evento; bom tratamento para os pôsteres para publicação (texto completo) (Nardi, 2004, passim). 18 Ainda neste encontro são feitas sugestões e propostas a serem implantadas no próximo EPEF, quais sejam: Não haver mudança de datas nos prazos para submissão de trabalhos; Realização de um debate sobre metodologia científica; Os pareceristas devem ser bem criteriosos, apresentando boa fundamentação, e pontuais na entrega dos resultados; Sugestão de realização de evento para jovens pesquisadores, cujos trabalhos ainda estejam em andamento. Foram ainda feitas algumas propostas a serem implementadas, dentre elas a de realização de uma escola sobre pesquisa em ensino de Física, cujo objetivo estaria voltado para a definição do que é fazer pesquisa, nesta área, como também dividir angústias entre alunos de Mestrado e Doutorado. Favoreceria também aos diferentes alunos das Instituições onde estão os Programas de PósGraduação, o entrosamento com outros pesquisadores da área (Nardi, 2004, passim). Nardi (2004) mesmo tendo analisado os registros sobre o trajeto do ensino de Física no Brasil, achava que muitos dados poderiam ter sido perdidos. Em entrevistas feitas com profissionais ligados a área, utilizou a opinião dos entrevistados em relação à origem da área e os fatores que contribuíram para sua consolidação, tentando assim buscar dados ainda não documentados, embasados em seu estudo teórico. Para os entrevistados existiram muitos fatores que foram determinantes na construção da área, tendo na sua origem e construção, diferentes interpretações e ordem de importância, que são as seguintes: os projetos de ensino, as políticas púbicas nacionais de fomento à pós- graduação, à pesquisa e a projetos de ensino de Ciências e Matemática, o projeto CAPES/PADCT/SPEC, a criação de programas de pós-graduação em ensino de Ciências no Brasil, o papel das faculdades de Educação, movimentos para a melhoria do ensino, o papel das sociedades científicas, os eventos iniciados pelas sociedades científicas na década de 1970, o surgimento de publicações periódicas da área, tais como a Revista de Ensino de Ciências (da FUNBEC), a Revista de Ensino de Física (criada no IFUSP) e o Caderno Catarinense (da UFSC). Interpretando a entrevista, Nardi (2004, passim) conclui: pode-se perceber imaginários diferentes no que se refere a fatoresdeterminantes da origem da área de Educação em Ciências. Essas diferenças, provavelmente, devem-se a condições de produção de suas pesquisas bastante diferentes e em momentos diferentes, tanto da sua inserção no mundo acadêmico, quanto do período histórico em que suas preocupações com a produção de conhecimento sobre ensino da ciência se iniciaram. 19 Segundo Nardi (2004), ao analisar os registros sobre o ensino de física e as entrevistas sobre a origem e as características sobre a área de ciências, constatou que “existe consolidada no país uma área de ensino de Física (e de Ciências), a qual, por sua vez, tem uma história [...] desenvolveu características próprias e acumulou razoável capital científico [...]” (passim), percebida em várias publicações sobre ensino de Física. Os profissionais que trabalhavam nessa área tiveram oportunidade e espaço para desenvolver seus trabalhos em sociedades científicas como SBPC, a SBF e outras. A partir da década de 90, tiveram também espaço em outras sociedades científicas, como a ABRAPEC. 2 AS DIRETRIZES CURRICULARES NACIONAIS PARA O ENSINO MÉDIO As Diretrizes Curriculares Nacionais surgiram devido à necessidade de mudança no Ensino Médio, cujo currículo abordava um ensino descontextualizado, baseado no acúmulo de informações, onde as disciplinas não se inter-relacionavam, o que contribuía para dificuldades de aprendizagem dos alunos. Com a publicação da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional em 1996, começa a ser discutida a produção de referenciais curriculares para as diversas etapas da educação básica, incluindo o Ensino Médio. O ministério da Educação coordenou um grande esforço nacional no sentido de discutir o modelo curricular em vigência, e propor novas abordagens incorporando os avanços no campo da pedagogia e psicologia das duas últimas décadas. As DCNEM (Diretrizes Curriculares Nacionais do Ensino Médio) propõem a organização do currículo desta etapa de ensino em três áreas de conhecimento, quais sejam: Linguagens, Códigos e suas Tecnologias; Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias; e Ciências Humanas e suas Tecnologias. Estas seriam fundamentadas no desenvolvimento de competências e habilidades, que estariam inclusas num ambiente interdisciplinar e contextualizado. A análise a seguir enfocará de forma mais detalhada a área de Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias, na qual se encontra a disciplina de Física. Segundo as DCNEM a aprendizagem das Ciências da Natureza deve promover formas de construir e melhorar o conhecimento de uma forma prática, interdisciplinar 20 e contextualizada. Propõe a aprendizagem de princípios científicos do universo físico e natural atualizados, aproximando o aluno do mundo da investigação científica e tecnológica, que gera bens e serviços. Esses princípios serão aplicados na solução e resolução de problemas de forma contextualizada, seja real ou simulada. Estabelecem também, competências e habilidades que devem servir como referenciais pedagógicos na solução de problemas na aprendizagem. A Matemática é uma linguagem que está constantemente no nosso dia-a-dia e é um instrumento de expressão e comunicação muito importante para diversas áreas, como Física, Química, Biologia, entre outras. Assim como a Matemática, as outras disciplinas estão presentes no cotidiano, portanto, a aprendizagem deve ser construída levando-se em consideração que o conhecimento não é algo isolado e sim fruto da interação e contribuição de outras áreas. As DCNEM propõem a interdisciplinaridade, onde o aluno passe a ver e entender que as disciplinas escolares estão no seu cotidiano e se interrelacionam. A aprendizagem nessa área de conhecimento mostra como compreender e utilizar os conhecimentos científicos, para assim poder entender melhor como funciona o mundo, podendo executar, avaliar e planejar as ações que se observa na realidade. Esta área de conhecimento objetiva a construção de competências e habilidades que permitam ao educando; Compreender as ciências como construções humanas, entendendo como elas se desenvolvem por acumulação, continuidade ou ruptura de paradigmas, relacionando o desenvolvimento científico com a transformação da sociedade. Entender e aplicar métodos e procedimentos próprios das ciências naturais. Identificar variáveis relevantes e selecionar os procedimentos necessários para a produção, análise e interpretação de resultados de processos ou experimentos científicos e tecnológicos. Compreender o caráter aleatório e não determinístico dos fenômenos naturais e sociais e utilizar instrumentos adequados para medidas, determinação de amostras e cálculo de probabilidades. Identificar, analisar e aplicar conhecimentos sobre valores de variáveis, representados em gráficos, diagramas ou expressões algébricas, realizando previsão de tendências, extrapolações e interpretações. 21 Analisar qualitativamente dados quantitativos representados gráfica ou algebricamente relacionados a contextos socioeconômicos, científicos ou cotidianos. Apropriar-se dos conhecimentos da física, da química e da biologia e aplicar esses conhecimentos para explicar o funcionamento do mundo natural, planejar, executar e avaliar ações de intervenção na realidade natural. Identificar, representar e utilizar o conhecimento geométrico para o aperfeiçoamento da leitura, da compreensão e da ação sobre a realidade. Entender a relação entre o desenvolvimento das ciências naturais e o desenvolvimento tecnológico e associar as diferentes tecnologias aos problemas que se propuseram e propões solucionar. Entender o impacto das tecnologias associadas às ciências naturais na sua vida pessoal, nos processos de produção, no desenvolvimento do conhecimento e na vida social. Aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais na escola, no trabalho e em outros contextos relevantes para sua vida.(DCN Ensino Médio, 1998, p.223- 224). As proposições das DCNEM, apesar de tudo, não foram suficientes para definir uma nova organização no ensino. Registra-se certo distanciamento entre o ensino médio proposto nas Diretrizes e o ensino realmente praticado nas escolas. Em decorrência disso, outros documentos foram produzidos no intuito de reforçar a concepção definida nas DCNEM e ampliar a divulgação junto às escolas e docentes. Os PCNEM (Parâmetros Curriculares Nacionais) do Ensino Médio vieram em complementação as DCNEM, fazendo referências explícitas às disciplinas que são vinculadas as três áreas de conhecimento, de modo a fornecer uma visão integradora entre as disciplinas e áreas de maneira interdisciplinar. 3 PROPOSTA DOS PCN PARA O ENSINO DE FÍSICA O ensino de física há muito tempo vem sendo realizado mediante a apresentação de leis, conceitos, lista de conteúdos muito extensa, exercícios 22 repetitivos de memorização ou automação, fórmulas em situações artificiais onde a linguagem matemática é desvinculada do significado físico, o que faz com que a física se torne algo distante do mundo vivido tanto dos professores como dos alunos. Esta disciplina é vista por muitos alunos como algo vazio de significado, sem importância, desvinculado da realidade, apresentando o conhecimento como um produto acabado, fruto de mentes geniais, o que contribui para que os alunos pensem que tudo já foi descoberto e que não há nada mais a resolver. A dificuldade de mudança desse quadro tradicional não decorre somente do despreparo dos professores, nem das deficiências e limitações das escolas, mas de uma deformação estrutural e que passou a ser vista como coisa normal. Os PCNEM fazem referências explícitas às disciplinas, vinculadas às três áreas de conhecimento apresentadas nas DCNEM, propondo, uma visão que integre as disciplinas de modo a sereconhecer a relação entre as que compõem uma mesma área de conhecimento e entre áreas diferentes. A publicação dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) evidenciou que o construtivismo é uma tendência pedagógica que deverá orientar a aprendizagem nas escolas. Segundo os PCN para organizar o ensino é preciso também que as áreas de conhecimento sejam traduzidas em termos de competências e habilidades que irão ajudar a construir o conhecimento, superando o ensino tradicional. Deve ficar claro que essa nova proposta é um processo gradual e não uma fórmula pronta. Trata-se de uma tentativa que traz elementos que possam ajudar os professores em suas escolhas e práticas pedagógicas. Para que os PCN funcionem é preciso que os educadores enfrentem os obstáculos através de reflexões contínuas individuais e, por vezes, coletivas, em que procurem trocar experiências vivenciadas sobre essas novas propostas, conseguindo assim realizar seu desejos e esperanças na construção e desenvolvimento do conhecimento desejada. Espera-se que com essa proposta, que a Física no ensino médio, dê uma contribuição para a formação de uma cultura científica, que permita uma interpretação efetiva dos fatos ao seu redor, processos naturais e fenômenos, em que o aluno passe a ter vontade de investigar e compreender o universo, sendo capaz de transcender os limites espaciais e temporais. Para tanto, é 23 essencial que o conhecimento seja trabalhado como um processo histórico em transformação e sujeito a mudanças. É necessário também que o aluno passe a compreender equipamentos e procedimentos, técnicos ou tecnológicos, do cotidiano, ou seja, compreender manuais de instalação para utilização de aparelhos, enunciados que envolvam códigos e símbolos físicos, entre outras coisas. Neste sentido, mesmo após o ensino médio, esses jovens em outras instâncias profissionais ou no dia-a-dia irão se deparar com situações que poderá utilizar seus conhecimentos físicos adquiridos. A proposta dos PCN destaca que, Não se trata, portanto, de elaborar novas listas de tópicos de conteúdos, mas, sobretudo, de dar ao ensino de física novas dimensões. Isso significa promover um conhecimento contextualizado e integrado à vida de cada jovem. Apresentar uma física que explique a queda dos corpos, o movimento da lua ou das estrelas do céu, o arco-íris e também o raio laser, as imagens da televisão e as outras formas de comunicação. Uma física que explique os gastos da “conta de luz” ou o consumo diário de combustível e também as questões referentes ao uso das diferentes fontes de energia em escala social, incluída a energia nuclear, com seus riscos e benefícios. Uma física que discuta a origem do universo e sua evolução. Que trate do refrigerador ou motores a combustão, das células fotoelétricas, das radiações presentes no dia-adia, mas também dos princípios gerais que permitem generalizar todas essas compreensões. Uma física cujo significado o aluno possa perceber no momento que aprende, e não em um momento posterior ao aprendizado. (PCN Ensino Médio, 1999, p. 23). Para que esses objetivos sejam alcançados a física deve ser encarada não somente como um conjunto de conceitos, leis e fórmulas, mas como um meio de compreensão prática do mundo, que ajude no desenvolvimento cognitivo do jovem tanto no sentido prático como conceitual. É necessário levar em consideração o ambiente vivencial e a realidade dos alunos, em que os objetos e fenômenos sejam algo com que lidam, devendo-se criar problemas e indagações que movam a curiosidade, contribuindo assim para um melhor desenvolvimento cognitivo dos jovens. Desta forma, o saber adquirido revestese de uma dimensão maior, superando o interesse imediato, e passa a ser instrumento para outras e diferentes investigações e indagações. O Ensino Médio pode ser considerado um momento particular no desenvolvimento cognitivo do aluno, logo é importante estimular a autonomia para aprender como preocupação central e desenvolver competências e habilidades que 24 possibilitem uma aprendizagem futura. Esse conjunto de competências e habilidades propostas nos Parâmetros Curriculares estão relacionadas a três grandes competências: representação e comunicação; investigação e compreensão; e contextualização sociocultural, que serão apresentadas no decorrer do texto. A Física é uma disciplina que favorece a construção de abstrações e generalizações, e que possui uma maneira própria de lidar e entender o mundo. Essa maneira não se expressa somente pela forma como se representa, como se escreve e descreve a realidade, mas principalmente, pela identificação da regularidade na investigação de fenômenos, na conceituação de grandezas e suas quantificações. Habilidades relacionadas à investigação estão intimamente associadas aos conteúdos de Física. A investigação trata de algo que estimula a observação, que procura descobrir situações-problemas a serem enfrentados e resolvidos, classificando, organizando e sistematizando os fenômenos e fatos, segundo aspectos físicos e funcionais. Como exemplo podemos citar a identificação de movimentos presentes no dia-a-dia, segundo suas características, as diferenças dos materiais de acordo com as propriedades elétricas, mecânicas, térmicas ou óticas, observação e identificação dos diferentes tipos de imagem e classificação segundo a função. A investigação devido a seu sentido amplo e necessidade de descobrir cada vez mais, desenvolve habilidades para criar hipóteses, testes, onde se relacionam grandezas e medidas, quantificáveis com a utilização de réguas, balanças, multímetros ou instrumentos próprios, aprendendo a identificar os parâmetros que são relevantes e reuni-los para elaborar uma conclusão, que será efetiva dependendo da compreensão das leis físicas e seus princípios, ou seja, do conhecimento prático e conceitual adquirido. A compreensão dos conhecimentos físicos deve ser desenvolvida por passos, onde os elementos devem ser práticos, próximos da realidade dos alunos. Os assuntos devem ser tratados cuidadosamente, de forma que deixem de ser abstratos e passem a ser concretos, utilizando-se de situações reais. A utilização de modelos torna-se essencial para se explicar alguns fatos na física e devem ser construídos de acordo com a necessidade de explicação, estando em correlação direta com os fenômenos macroscópicos. Como exemplo, podemos citar o conceito de temperatura 25 ou os processos de trocas de calor, que podem ser explicados e melhor compreendidos através da utilização do modelo cinético dos gases. As habilidades desenvolvidas tendo como referência o mundo vivencial do aluno possibilitam uma relação com outros conhecimentos e sua inter-relação, uma vez que o mundo é interdisciplinar, podendo articular o conhecimento físico com outras áreas do saber científico. A abordagem e o tema são aspectos dependentes, onde é necessário observar, em cada caso, quais temas promovem um melhor desenvolvimento das competências desejadas. Fonte: educador.brasilescola.uol.com.br A física é uma disciplina que desenvolveu, no seu processo de construção, uma linguagem própria para suas representações, sendo composta de códigos específicos. O entendimento e utilização dessa linguagem necessitam de competências, que se referem à representação e comunicação, que serão acompanhadas da expressão do saber conceitual. A utilização dessa competência propicia ao aluno: Entender enunciados que envolvam códigos e símbolos físicos, como os valores nominais de tensão ou potência dos aparelhos elétricos, os elementos indicados em receitas de óculos, dentre outras coisas. Compreender manuais de instalação e utilização de aparelhos 26 Utilizar e compreender gráficos, relações matemáticas gráficas como expressão do saber conceitualde física. Expressar-se corretamente utilizando de forma adequada a linguagem física em situação dadas, como saber distinguir massa de peso, calor de temperatura, dentre outras coisas. Saber utilizar elementos de representação simbólica, como exemplo, os vetores e circuitos elétricos. Saber descrever de forma clara e objetiva os conhecimentos físicos aprendidos, como por exemplo, relatos dos resultados de uma experiência de laboratório, conversa com um profissional eletricista, sabendo assim descrever no contexto do relato os conhecimentos físicos aprendidos de forma adequada. Conhecer fontes e formas para se obter informações relevantes, como vídeos, programas de televisão, sites da internet ou notícias de jornal. Permitindo acompanhar o ritmo das transformações do mundo que vivemos, sendo um leitor crítico que sabe interpretar as notícias científicas. Desenvolver a capacidade de elaborar sínteses, através de esquemas relacionados a diferentes conceitos, processos ou propriedades, através da própria linguagem física trabalhada. (PCN Ensino Médio, 1999, p. ). A construção da percepção das dimensões históricas e sociais na física é conseguida através da utilização da competência que se refere à contextualização sociocultural, que permite ao aluno: Reconhecer a física como criação humana, que explica a influência dos aspectos da história e sua relação no contexto cultural, social, político e econômico. O surgimento das teorias físicas e sua relação e influência com o contexto social que ocorreram. Reconhecer-se como cidadão participante, tomando conhecimento das coisas ao seu redor, e ter consciência de eventuais problemas e soluções, relacionando com os conhecimentos aprendidos. Entenda e faça relações de custo/benefício de coisas criadas pelo homem, como a fabricação de bombas atômicas com participação dos físicos, as implicações de um acidente que tenha envolvido a presença de radiações ionizantes, opção por 27 outras formas de energia. Sendo capaz de emitir juízos de valor em relações sociais que envolvam aspectos relevantes a aspectos físicos e/ou tecnológicos. Perceber e estabelecer relações entre o conhecimento da física e diversas formas de expressão da cultura humana, como obras literárias, peças de teatro ou obras de arte. Reconhecer a importância da física no processo produtivo, entendendo como ocorreu a evolução das tecnologias e a relação com o desenvolvimento do conhecimento científico. Entender o aumento da capacidade do homem devido à evolução da tecnologia. (PCN Ensino Médio, 1999, p.). O conjunto de tudo que foi citado pelos PCNEM procura de diferentes formas a melhoria do ensino médio, onde além da reformulação da abordagem dos conteúdos ou tópicos de ensino, visa promover mudanças de ênfase, favorecendo a vida individual, social e profissional presente e futura do aluno que integra a escola. 28 BIBLIOGAFIA ______. Ministério da Educação Básica (MEC), Secretaria de Educação Básica. Orientações Curriculares Nacionais para o Ensino Médio. Área de Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: MEC/ SEB, volume 2, 2006. _______. Ministério da Educação (MEC), Secretaria de Educação Básica. Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio(PCNEM). Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias, 1999. .Acesso em:28/03/2007. _______. Ministério da Educação (MEC), Secretaria de Educação Básica. Programa Nacional do Livro para o Ensino Médio / PNLEM .Acesso em:29/08/2007. BORGES, A.T. Novos Rumos para o laboratório escolar de ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física. V.19, n.3, dez, 2002, p.291- 313. BRASIL. PORTARIA No 366, DE 31 DE JANEIRO DE 2006. Divulgar o resultado das avaliações dos Livros Didáticos dos Componentes Curriculares de Física e Química, realizadas no âmbito do Programa Nacional do Livro para o Ensino Médio. PNLEM/2007. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, [S.I], Edição n°23 de 01 de jan. 2006. Seção 1, p. 1-2. 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Fortaleza: Eduece, 2005. 69p. 30 ARTIGO PARA REFLEXÃO Autor: Teresa Lobato e Ileana María Greca Disponível em: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=5274413 ACESSO: 9 DE JUNHO DE 2016 ANÁLISE DA INSERÇÃO DE CONTEÚDOS DE TEORIA QUÂNTICA NOS CURRÍCULOS DE FÍSICA DO ENSINO MÉDIO Quantum Theory contents insertion in High School curricula Teresa Lobato1 Ileana María Greca2 Resumo: A inovação científica e tecnológica do século XX foi esmagadora. Contudo, a nossa experiência docente permite-nos afirmar que as aprendizagens na escola secundária estão longe de acompanhar a evolução que se verifica na sociedade atual. No entanto, já estão a ser incluídos alguns conteúdos de Física Moderna nos currículos oficiais de vários países, parecendo evidenciar uma preocupação em atualizar a preparação dos jovens para o mundo que os rodeia. Neste artigo relatamos um estudo que fizemos acerca dos currículos de Física de alguns países, sobretudo no que diz respeito à Teoria Quântica, a grande invenção do século XX, tentando identificar os conteúdos selecionados e a maneira como estes se integram nas orientações curriculares gerais. Unitermos: Currículos (C), Teoria Quântica (TQ), Ensino Secundário (ES) Abstract: In the XXth century, scientific and technological innovation has been overwhelming. Our teaching profession lead us to believe that studies in High Schools do not follow the evolution of ideas that characterizes our modern society. However, some contents of Modern Physicsare already included in the official curricula of several countries, which seem to be worried about the improvement of today’s youth training. In this paper we report a study made about Physics’ curricula in several countries, emphasizing Quantum Theory issues, the biggest invention of the XXth century, trying to identify the selected subjects selected and the way they fit into general curricula orientations. Keywords: Curricula, Quantum Theory, High School. 1 Escola Secundária Fernando Lopes Graça – Av. Comandante Gilberto Duarte e Duarte, nº 470 – 2775-200 Parede – Portugal. Doutoranda do Programa Internacional de Doutoramento em “Enseñanza de las Ciencias” da Universidade de Burgos, Espanha, em convênio com a Universidade Federal do Rio Grande do Sul. E-mail: teresalobato@netcabo.pt 2 Instituto de Física – UFRGS – Caixa Postal 15051 – 91501-970 Porto Alegre, RS, Brasil. E-mail: ileana@if.ufrgs.br 31 INTRODUÇÃO Atualmente é consensual, entre físicos e professores de Física, a nível internacional, a necessidade de introduzir conteúdos de Física contemporânea nos currículos de Física do Ensino Secundário, (Jones 1991; Aubrecht, 1999; Gil e Solbes, 1993; Fischler e Lichfeldt, 1992; Lawrence, 1996; Pospiech, 1999 e 2000). Embora a descrição dos fenômenos não seja fácil para alunos tão jovens ou que pertençam a carreiras não científicas, a opção não deve ser a exclusão de tópicos tão importantes e populares (Hobson, 1995). É, pois, necessário que se estude como introduzir, no ES, os conceitos, leis e teorias da Física do Século XX, em particular a Teoria Quântica (TQ), que tem condicionado, fortemente, a investigação científica e tecnológica moderna e que, no século passado, revolucionou o pensamento humano. Conceitos bem estruturados na nossa cultura como o de localidade, trajetória ou determinismo tiveram de ser revistos. O próprio processo de fazer ciência, a relação entre teoria e experimentação, o papel do observador e do instrumento de observação adquiriram novas perspectivas. Alguns rudimentos de TQ são já ensinados no ES ainda que, por vezes, na disciplina de Química. Desde os anos 80 do século passado, começaram a ser publicados alguns estudos sobre as concepções dos estudantes deste nível de ensino (Petri e Niedderer, 1998). Estudos feitos em Portugal (Sena, 1994; Sena e Caldeira, 1994; Caldeira, 1997), Espanha (Gil e Solbes, 1993) , Inglaterra (Mashhadi, 1996) e Alemanha (Fischler e Lichtfeld, 1992; Petri e Niedderer, 1998) , com alunos do ES, revelaram concepções acerca de fotões, da estabilidade dos átomos, da dualidade e da mudança de paradigma. De uma maneira geral todos estes trabalhos mostram que, como indicam Sena e Caldeira (1994), a diversidade dos modelos conceituais propostos pelos alunos e a sua natureza, constituem indicadores de que o estado da compreensão da teoria permanece fértil num conjunto de concepções, manifestamente inconsistentes com a interpretação atual da Mecânica Quântica. Referências a concepções errôneas aparecem também em outros autores que têm estudado estes conceitos em alunos universitários (Styer, 1996; Johnston, Crawford e Fletcher, 1998; Aubrecht, Kassebaum, May e Smith, 1999; Ambrose, Shaffer, Steimber, e McDermott, 1999; Fletcher e Johnston, 1999; Hazidaki, Kalkanis e Stavrou, 2000). Segundo Styer, é freqüente detectar em estudantes, professores e 32 textos concepções errôneas de função de onda, densidade de probabilidade, estado próprio de energia e o problema da medida, por exemplo. Estas concepções merecem atenção porque foram detectadas não só em alunos do ES mas também em estudantes do Superior, em professores e em textos, sendo provável que tenham tido origem nos cursos iniciais de TQ. Resumindo, os resultados da literatura mostram que já foram estudadas as concepções de alunos do ES acerca da estabilidade do átomo, da dualidade onda- partícula, do princípio de incerteza, da quantização, de fotões e electrões (Greca, 2000, p. 32). Concluiu-se também que os vários itens analisados dificilmente foram entendidos pelos estudantes pesquisados, sendo estes, de diferentes níveis e modalidades de ensino e, ainda, de diferentes comunidades. De uma maneira geral, todos reconhecem que, ainda que o assunto seja fascinante, é difícil devido às complexidades matemáticas e conceituais que envolve e, além disso, a literatura que existe disponível revela, sobretudo, que os alunos estão aprendendo conceitos errados. Cabe, então, perguntar se será mesmo desejável ensinar TQ nas escolas secundárias. Neste sentido, é interessante apontar que os resultados das pesquisas também parecem mostrar que, se as questões fundamentais, os conceitos centrais da Mecânica Quântica, não são discutidos explicitamente nos cursos introdutórios, cursos mais avançados não conseguem ultrapassar as dificuldades iniciais (Greca, 2000). Assim, o problema parece residir na maneira como os conteúdos da TQ são aprendidos e não na altura em que são aprendidos. Aliás, os conceitos complexos e contra-intuitivos que envolve requerem muito tempo de reflexão, o que justificaria a sua introdução o mais cedo possível, de preferência no ES (Johnston, Crawford e Fletcher, 1998). A necessidade da incorporação de conteúdos de Física Moderna não se tem limitado a discussões entre pesquisadores da área de ensino de Ciências. De fato, os currículos oficiais de diferentes países, cientes da importância da TQ na cultura tecnológica atual, já integraram esses conteúdos. Ainda que, o que efetivamente é estudado em sala de aula nem sempre coincida com o estipulado nos currículos, também é um fato que as orientações dos mesmos influenciam as abordagens adotadas. Por isso consideramos interessante analisar a maneira como os conteúdos de TQ estão sendo oficialmente introduzidos no ES, como se articulam com outros 33 conceitos mais clássicos e a relevância que lhes é dada no conjunto dos temas considerados suficientemente importantes para serem objeto de estudo no ES. As conclusões que agora se relatam, fazem parte de uma investigação mais ampla, que tem por objetivo implementar a aprendizagem de conteúdos de TQ na disciplina de Física do ES português, onde só no próximo ano letivo (2005-2006), o tema começará a ser lecionado. A pesquisa acerca dos currículos que aqui apresentamos foi feita, essencialmente, via Internet. Tendo Portugal como ponto de observação, procuraram- se os sítios oficiais dos governos de vários países (Espanha, França, Reino Unido, Dinamarca, Suécia, Canadá e Austrália), começando pelos que lhe estão mais próximos e neles, as determinações gerais que orientam os currículos dos cursos de Física do ES. Foram também analisados o currículo do Instituto Espanhol em Lisboa e diversas informações prestadas por colegas de diferentes países, que responderam a um questionário que enviamos. A análise de documentos tão vastos como os que são objeto deste estudo requer uma perspectiva teórica que a oriente. As noções adaptadas de currículo, instrução, aprendizagem e avaliação, estão em sintonia com a perspectiva de Mauritz Johnson. Johnson (1967), ao definir currículo como série estruturada de resultados de aprendizagem propostos, separa a função instrucional da curricular. Elaborar um currículo significa escolher e estruturar uma série de resultados propostos. A instrução está relacionada com a ação/interação desenvolvida por professores e alunos, a partir do currículo, e destinada a facilitar a aprendizagem desejada. Ao antecipar o que deve ser feito, o currículo guia a instrução mas não se confunde com ela. A seqüência das experiências de aprendizagem também é, segundo Johnson, influenciada pelo currículo, já que a relação entre os vários itens deve obedecer a uma estrutura hierárquica devidamente especificada.