FÍSICA NUCLEAR NO ENSINO MÉDIO
COM ÊNFASE CTS
Samuel Machado Pires
Dissertação de Mestrado apresentada ao Polo do Sul Fluminense (UFF / PUVR / ICEx) no Curso de Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF), como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física.
Orientador: Ladário da Silva
Co-orientadora: Ana Paula Damato Bemfeito
Volta Redonda - RJ Agosto de 2015
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DO ATERRADO DE VOLTA REDONDA DA UFF
P667 Pires, Samuel Machado
Física nuclear no Ensino Médio com ênfase CTS / Samuel Machado Pires. – 2015.
146 f.
Orientador: Ladário da Silva
Co-orientador: Ana Paula Damato Bemfeito
Dissertação (Mestrado Profissional de Ensino de Física) – Instituto de Ciências Exatas, Universidade Federal Fluminense, Volta Redonda, 2015.
1. Ensino de física. 2. Energia Nuclear. 3. Ciência e Tecnologia. 4. Sociedade. I. Silva, Ladário da, orientador. II. Bemfeito, Ana Paula Damato, co-orientador. III. Título
Dedico esta dissertação a todos os professores de Rio Preto-MG, com os quais estudei, desde o “Prezinho”, passando pelo “Grupo” e o “Ginásio”. Vocês são realmente parte desta conquista.
Agradecimentos
À Sociedade Brasileira de Física por ter idealizado o Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, contribuindo para a melhoria do trabalho de um grande número de professores no Brasil.
À CAPES pelo apoio financeiro por meio da bolsa concedida, permitindo que os mestrandos pudessem dedicar mais tempo aos estudos.
Ao Prof. Dr. Thadeu Penna pela sua atuação para se instituir o Polo do Sul Fluminense, contribuindo para a melhoria do ensino de Física na região.
Aos Profs. Dr. Marco Veríssimo Alves, Dr. Ladário da Silva e Dr. José Augusto Huguenin pela dedicação ao programa e pelo importante apoio aos mestrandos. À minha orientadora Prof. Dra. Ana Paula Bemfeito por ter aceitado me orientar e pela paciência ao lidar com minhas dificuldades durante o desenvolvimento deste trabalho.
Aos meus amigos mestrandos pela rica convivência nesta jornada. Nossos churrascos e encontros foram realmente parte importante do meu aprendizado neste mestrado.
Aos meus alunos do Instituto de Educação Professor Manuel Marinho que aceitaram a proposta de trabalho que constitui o produto desta dissertação.
À minha mãe Beth pelo incessante apoio e por literalmente ter me dado colo nos momentos difíceis de minha vida acadêmica.
Ao meu pai Carlos Henrique por ter me ensinado a rir dos problemas e dificuldades da vida, dando-me força para seguir adiante.
À minha irmã Bárbara, que é para mim um exemplo de sensibilidade e é também minha fonte de inspiração e de cultura.
Ao meu irmão Henrique pela força demonstrada no momento mais difícil de nossas vidas que foi a perda de nosso pai. Sua presença e da Bárbara junto à mãe permitiram que eu retomasse o foco na realização deste objetivo.
À minha avó, aos meus tios e primos, com quem sei que posso contar sempre. À minha esposa Lívia pela compreensão com minhas ausências e pela tolerância com meu stress em momentos que minha sanidade esteve ameaçada. O seu apoio incondicional em qualquer circunstância é uma grande demonstração de amor. Eu te amo.
À minha sogra Celeste, que se tornou minha segunda mãe, dando apoio a mim e à Lívia para que as dificuldades do mestrado não nos separasse.
Aos meus amigos de Rio Preto-MG, que, apesar de longos períodos sem nos vermos, ainda considero amigos. Vamos tirar o atraso.
Aos meus amigos do IE Prof. Manuel Marinho pelo aprendizado que nosso convívio me proporciona. Estejam certos, grande parte do que sei sobre docência, eu devo a vocês.
Aos meus amigos da FAETEC – Volta Redonda, com os quais formamos uma família. Felicidade são momentos que não queremos que acabe e, estar com vocês, é um desses momentos.
RESUMO
FÍSICA NUCLEAR NO ENSINO MÉDIO COM ÊNFASE CTS
Samuel Machado pires Orientadora:
Ana Paula Damato Bemfeito
Dissertação de Mestrado submetida ao Polo do Sul Fluminense (UFF / PUVR / ICEx) no Curso de Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF), como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física
Apresenta-se neste trabalho uma proposta educacional de abordagem do tema Energia Nuclear na disciplina de Física do Ensino Médio. O objetivo desta abordagem é oportunizar aos alunos uma formação que integre conceitos Físicos, pertinentes ao tema, com as implicações socioambientais, econômicas e políticas do uso deste tipo de energia. A proposta parte da polêmica em relação ao programa nuclear brasileiro e perpassa atividades de investigação em simulação computacional, discussões sobre vídeos, sistematização dos conceitos, debate e elaboração de texto dissertativo-argumentativo. Fundamenta-se esta proposta no campo de estudos Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS), apresentando um estudo histórico deste movimento e seus contextos internacionais e brasileiro. No que tange ao contexto nacional, discute-se a legislação que regulamenta as práticas educacionais no país. O produto inclui material do aluno, material do professor e orientações ao professor. Valida-se a proposta por meio de sua aplicação, relatos da mesma e um instrumento avaliativo ao final.
Palavras-chave: Ensino de Física; Ciência, Tecnologia e Sociedade; Energia Nuclear.
ABSTRACT
NUCLEAR PHYSICS IN HIGH SCHOOL WITH EMPHASIS STS Samuel Machado Pires
Supervisor:
Ana Paula Damato Bemfeito
Abstract of master’s thesis submitted to Polo do Sul Fluminense (UFF / PUVR / ICEx) no Curso de Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF), in partial fulfillment of the requirements for the degree Mestre em Ensino de Física.
In this work is being presented an educational proposal of approaching the Nuclear Energy theme in high school physics course. The purpose is to create opportunities for the students being able to integrate Physical concepts that may be relevant to the theme, with the social, environmental, economic and political implications of using this kind of energy. The proposal begins with the controversy in relation to the Brazilian nuclear program and permeates research activities in computer simulations, discussions about videos, systematization of concepts, argumentations and elaboration of an argumentative text. This study is based on the field of Science-Technology-Society (STS) knowledge’s, presenting a historical research about this movement and its international and Brazilian contexts. Regarding the national context, it discusses the legislation that regulates the educational practices in the country. The product includes student’s material, teacher’s material and guidelines to the teacher. The proposal was proved by means of its application, reports about it and an evaluative tool at the end.
Keywords: Physics Education; Science, Technology and Society; nuclear energy.
Volta Redonda - RJ Agosto de 2015
Sumário
Introdução...1
Capítulo 1 Origens do movimento CTS...2
Capítulo 2 Os estudos CTS...6
Capítulo 3 O enfoque CTS no contexto educacional internacional...9
Capítulo 4 O enfoque CTS no contexto educacional brasileiro...12
Capítulo 5 A proposta de aplicação em sala de aula...19
5.1 Primeiro encontro: Apresentação da proposta e do tema a ser explorado...20
5.2 Segundo encontro: Investigação por meio da simulação “Fissão Nuclear” do site PhET...21
5.3 Terceiro encontro: Vídeos sobre a energia nuclear no Brasil...22
5.4 Quarto encontro: Os conceitos físicos presentes no estudo da energia nuclear ...22
5.5 Quinto encontro: Debate simulado...23
5.6 Sexto encontro: Posicionamento e avaliação individual...23
Capítulo 6 Análise dos dados da aplicação do produto...25
6.1 Análise dos relatos do professor aplicador...25
6.1.1 Primeiro encontro...25 6.1.2 Segundo encontro...26 6.1.3 Terceiro encontro...26 6.1.4 Quarto encontro...27 6.1.5 Quinto encontro...27 6.1.6 Sexto encontro...28
6.2 Análise da avaliação ao final da aplicação...29
6.2.1 Questão 1...29
6.2.2 Questão 2...31
Conclusão...33
Apêndice A Material do aluno...34
Apêndice A.1 Primeiro encontro: Apresentação da proposta e do tema a ser explorado...34
Apêndice A.2 Segundo encontro: Investigação por meio da simulação “Fissão
Nuclear” do site PhET...42
Apêndice A.3 Terceiro encontro: Vídeos sobre a energia nuclear no Brasil...42
Apêndice A.4 Quarto encontro: Os conceitos físicos presentes no estudo da energia nuclear...43
Apêndice A.5 Quinto encontro: Debate simulado...55
Apêndice B Material do professor...61
Apêndice B.1 Primeiro encontro: Apresentação da proposta e do tema a ser explorado...62
Apêndice B.2 Segundo encontro: Investigação por meio da simulação “Fissão Nuclear” do site PhET...73
Apêndice B.3 Terceiro encontro: Vídeos sobre a energia nuclear no Brasil...81
Apêndice B.4 Quarto encontro: Os conceitos físicos presentes no estudo da energia nuclear...85
Apêndice B.5 Quinto encontro: Debate simulado...88
Apêndice B.6 Sexto encontro: Posicionamento e avaliação individual...89
Apêndice C Relatos da aplicação do produto...91
Apêndice C.1 Considerações quanto aos relatos de aplicação...91
Apêndice C.2 Primeiro encontro: Apresentação da proposta e do tema a ser explorado...92
Apêndice C.3 Segundo encontro: Investigação por meio da simulação “Fissão Nuclear” do site PhET...93
Apêndice C.4 Terceiro encontro: Vídeos sobre a energia nuclear no Brasil...96
Apêndice C.5 Quarto encontro: Os conceitos físicos presentes no estudo da energia nuclear...99
Apêndice C.6 Quinto encontro: Debate simulado...102
Apêndice C.7 Sexto encontro: Posicionamento e avaliação individual...105
Apêndice D Dados da aplicação do produto...106
Apêndice D.1 Questão 1 - a) Enriquecimento de urânio...106
Apêndice D.2 Questão 1 - b) Fissão nuclear e reação em cadeia...108
Apêndice D.3 Questão 1 - c) Radiação...110
Apêndice D.5 Questão 1 - e) Bomba atômica...113
Apêndice D.6 Questão 2...115
Referências Bibliográficas...132
Lista de figuras
Figura 1: Enriquecimento de urânio...44
Figura 2: Fissão do urânio e reação em cadeia...45
Figura 3: Espectro eletromagnético...47
Figura 4: Poder de penetração das radiações...48
Figura 5: Usina nuclear PWR...50
Figura 6: Usina BWR...52
Figura 7: Esquema de funcionamento de uma bomba atômica...53
Figura 8: Usina termelétrica...54
Figura 9: PhET - Tela inicial da simulação...76
Figura 10: PhET - Tela da aba "Reação em cadeia", que exibe os isótopos do urânio-235 no canto direito...76
Figura 11: PhET - Os controles localizados no canto inferior esquerdo adicionam ou retiram núcleos de urânio...77
Figura 12: PhET - Opção "Câmara de contenção"...78
Figura 13: PhET - Bomba atômica...79
Figura 14: PhET - Reator nuclear...80
Lista de tabelas
Tabela 1: Breve cronologia de um fracasso...4
Tabela 2: Categorias de enfoque CTS...11
Tabela 3: Quadro-resumo da sequência didática proposta...19
Tabela 4: Diferenças entre usinas de Angra e Chernobyl...51
Introdução
A aprovação da Lei de Diretrizes e Bases da Educação, em 1996, trouxe novas demandas para o Ensino Médio. A partir de então, esta etapa do ensino passou a ser considerada como etapa conclusiva da educação básica, não se considerando portanto como um preparatório para o Ensino Superior. Além disso, esta legislação inclui uma formação voltada, dentre outros aspectos, para a prática social, o exercício consciente da cidadania, a autonomia intelectual e às relações de trabalho. Nos anos que se seguiram, foram instituídas as Diretrizes Curriculares Nacionais e os Parâmetros Curriculares Nacionais, visando regulamentar a aplicação da já citada LDB.
Neste trabalho, propõe-se uma sequência didática para abordar o tema Energia Nuclear, visando contemplar esta reforma curricular. O produto aqui desenvolvido e aplicado objetiva dar conta tanto dos conceitos físicos envolvidos, quanto das implicações socioambientais, políticas e econômicas do uso deste tipo de energia. Para isso, considera-se que a abordagem Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS) vai de encontro a estes objetivos.
Conforme será visto na sequência desta dissertação, nos anos 90, houve um crescimento expressivo de trabalhos no campo CTS. Mais recentemente, podemos citar os livros Novas perspectivas para o ensino de Física: propostas para uma formação
cidadã centrada no enfoque ciência, tecnologia e sociedade (CTS) (VIANNA, 2008) e Temas para o ensino de física com abordagem CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade)
(VIANNA et. al, 2013) do grupo PROENFIS. Estas obras apresentam materiais, com ênfase CTS, e estratégias para a sua aplicação em sala de aula.
No desenvolvimento desta dissertação, faz-se um estudo da evolução histórica do movimento CTS. Neste estudo histórico, apresenta-se as condições que deram origem a este movimento e seus pressupostos teóricos; discute-se os contextos internacionais e brasileiros; ao entrar no contexto nacional, apresenta-se a elaboração de projetos curriculares e cita-se os trabalhos desenvolvidos neste campo.
Após esta fundamentação teórica, apresenta-se o produto, uma análise dos dados coletados durante sua aplicação e as conclusões deste trabalho. Os dados da aplicação do produto se encontram organizados nos APÊNDICES C e D. Nos APÊNDICES A e B, apresentam-se respectivamente o material do aluno e o material do professor.
Capítulo 1
Origens do movimento CTS
Começamos a nossa análise, falando sobre a influência do cientista americano Vannevar Bush (1890-1974). Durante a Segunda Guerra Mundial, Bush dirigiu o Office
Scientific Research and Development (Escritório de Pesquisa Científica e
Desenvolvimento dos EUA) e supervisionou o desenvolvimento de importantes projetos americanos, entre eles o radar e a bomba atômica. Ao fim da guerra, Bush entregou ao presidente Truman o relatório intitulado Science: The endless frontier (Ciência: a fronteira sem fim), no qual defende a necessidade da autonomia da ciência e tecnologia, que resultaria no desenvolvimento econômico e na promoção do bem estar social. Dito de outra forma, este relatório reforça o modelo linear de desenvolvimento, no qual mais ciência produz mais tecnologia, que gera mais riqueza, que por sua vez promove o progresso social (BAZZO et al, 2003).
Este relatório teve (e ainda tem) forte influência sobre a atividade científica de muitos países e fortaleceu o chamado mito da neutralidade científica que, segundo Auler e Delizoicov (2001), gerou os mitos da superioridade do modelo de decisões tecnocráticas, da perspectiva salvacionista da ciência e tecnologia e do determinismo tecnológico. Estes quatro mitos cientificistas estão sintetizados abaixo (Auler e Delizoicov, 2001):
o mito da neutralidade científica considera que o cientista é isento de valores e de preconceitos;
◦ o mito da superioridade das decisões tecnocráticas reduz os dilemas sociais a questões técnicas, excluindo dos debates setores da sociedade afetados pelas decisões tomadas;
◦ o mito do salvacionismo da ciência e tecnologia acredita na linearidade do desenvolvimento, em que o progresso científico gera progresso tecnológico, que gera progresso econômico, que gera progresso social;
◦ o mito do determinismo tecnológico considera que o avanço tecnológico opera por si mesmo, independente das organizações estatais e privadas ou
Nos anos que se seguiram após a Segunda Guerra, o mundo presenciou avanços tecnológicos como
(...) os primeiros computadores eletrônicos (ENIAC, 1946); os primeiros transplantes de órgãos (rins, 1950); os primeiros usos da energia nuclear para o transporte (USS Nautilus, 1954), ou a invenção da pílula anticoncepcional (1955). (BAZZO et al., 2003, p. 121).
Segundo Bazzo et al. (2003), estes feitos criaram um sentimento de intenso otimismo em relação às perspectivas geradas pela ciência e tecnologia. No entanto, uma série de acontecimentos começaram a fragilizar a credibilidade conquistada pela comunidade científica, conforme mostra González García et al. (1996 apud Bazzo et al., 2003, pág. 124):
BREVE CRONOLOGIA DE UM FRACASSO (González García et al, 1996 apud Bazzo et al., 2003, pág. 124)
1957
A União Soviética lança o Sputnik I, o primeiro satélite artificial ao redor da Terra. Causou uma convulsão social, política e educativa nos Estados Unidos e em outros países ocidentais. O reator nuclear de Windscale, na Inglaterra, sofre um grave acidente, criando uma nuvem radiativa que se desloca pela Europa Ocidental.
Explode nos Montes Urais o depósito nuclear Kyshtym, contaminando uma grande extensão ao redor da antiga URSS.
1958
É criada a NASA, como uma das consequências do Sputnik. Mais tarde será criada a ESRQ (Organização de Pesquisa Espacial Europeia), precursora da ESA (Agência Espacial Europeia) como resposta do velho continente.
1959 Conferência Rede de C. P. Snow, onde se denuncia o abismo existente entre as culturashumanística e científico-técnica.
Anos 60
Desenvolvimento do movimento contracultural, onde a luta política contra o sistema vincula seus protestos com a tecnologia.
Começa a desenvolver-se o movimento pró-tecnologia alternativa, onde se reclamam tecnologias amigáveis ao ser humano e se promove a luta contra o estado tecnocrático.
1961 A talidomida é proibida na Europa depois de causar mais de 2500 defeitos de nascimento.Muitos outros casos de malformação são constatados em países do terceiro mundo, e também no Brasil.
1963
Tratado de limitação de provas nucleares.
Afunda o submarino nuclear USS Thresher, seguido pelo USS Scorpion (1968), assim como pelo menos três submarinos nucleares soviéticos (1970,1983, 1986).
1966
Cai um B-52 com quatro bombas de hidrogênio perto de Palomares, Almería, contaminando uma ampla área com radioatividade.
Movimento de oposição à proposta de criar um banco de dados nacional nos Estados Unidos, por parte de profissionais da informática, baseados em motivos éticos e políticos.
1967 O petroleiro Torry Canyon sofre um acidente e espalha uma grande quantidade de petróleonas praias do sul da Inglaterra. A contaminação por petróleo converte-se, desde então, em algo comum em todo o mundo.
1968
O Papa Paulo VI torna pública a rejeição contra o controle artificial da natalidade em Humanae vitae.
Graves revoltas nos Estados Unidos contra a guerra do Vietnã (que, no caso da participação norte-americana, incluiu sofisticados métodos bélicos como o uso do napalm).
Em maio de 1968 na Europa e nos Estados Unidos acontecem protestos generalizados contra o sistema.
Tabela 1: Breve cronologia de um fracasso.
Segundo García et al. (1996 apud Auler e Delizoicov, 2006), os fatos apresentados na cronologia acima fez surgir, nos países capitalistas centrais, um sentimento de que o progresso científico, tecnológico e econômico não estava conduzindo naturalmente ao progresso social.
Conforme mostra a tabela 1, em 1962 foram publicadas as obras A Estrutura das
Revoluções Científicas de Thomas Kuhn e Silent Spring de Rachel Carsons. A obra de
Kuhn centra no estudo dos antecedentes ou condicionantes sociais da ciência, enquanto a obra de Carsons é uma ficção científica na qual a vida em uma cidade americana foi silenciada pelos efeitos do DDT. Segundo Auler e Bazzo (2001), estas publicações foram fatores importantes para o surgimento de um movimento reivindicando uma maior participação da sociedade nas decisões envolvendo as atividades científico-tecnológicas.
Este movimento, cujos objetivos centrais eram mais decisões democráticas e menos tecnocráticas, teve repercussão na área de educação. Neste contexto, Cachapuz (1999 apud Auler e Delizoicov, 2006) situa o “Ensino de Ciências no Pós-Mudança Conceitual”, que orienta que a aprendizagem não deve se limitar à construção de
preferencialmente relacionadas a contextos reais. Podemos ver que esta ideia preconiza a educação CTS.
Capítulo 2
Os estudos CTS
Vimos no texto anterior que nas décadas de 50 e 60, os efeitos da guerra, a degradação ambiental, os males à saúde e as mazelas sociais, colocaram em discussão a visão da ciência como promotora do bem-estar social. Em consequência desta discussão emergiu o movimento CTS, que pode ser entendido como “uma reação acadêmica
contra a tradicional concepção essencialista e triunfalista da ciência e da tecnologia, subjacente aos modelos clássicos de gestão política”.(BAZZO et al, 2003, p. 119).
Segundo Bazzo et al. (2003), os estudos CTS são críticos quanto à neutralidade da ciência e tecnologia e são interdisciplinares ao entrar em áreas da filosofia, história e sociologia; buscam entender tanto os fatores sociais, políticos e econômicos responsáveis pelo desenvolvimento científico-tecnológico, quanto às questões éticas, ambientais e culturais decorrentes desse desenvolvimento; e contrapõem-se à perspectiva autônoma da ciência e tecnologia, propondo uma visão da mesma como processo social, em que elementos como valores morais, convicções religiosas, interesses profissionais, pressões econômicas, entre outros, são decisivos no direcionamento da pesquisa científica e do desenvolvimento de novas tecnologias.
Quanto aos tipos de questões elencadas acima, que mobilizam a atenção da sociedade, Bemfeito (2008, p. 9) aponta como exemplos: “transgênicos, clonagem,
fontes alternativas de energia, energia nuclear, qualidade do ar, preservação das florestas, células-tronco, consequências do uso de celulares, entre tantas outras questões que podem evidenciar a relação entre ciência, tecnologia e sociedade.”
Bazzo et al. (2003) discute também o argumento tecnocrático de que o público não deve se envolver em assuntos de ciência e tecnologia, pois as questões são complexas e mudam rapidamente. Frente a estes problemas, segundo os tecnocratas, a participação do público nas decisões seria um desperdício de tempo, enquanto as elites podem tomar decisões mais racionais, objetivas e eficientes. Contrapondo-se a esta ideia, os autores destacam alguns argumentos de Carl Mitcham (1997):
grupos de interesse, mas a influência é inevitável. As decisões tecnocientíficas nunca são neutras.
(...) Não é infrequente que os especialistas tendam a promover seus interesses às custas dos interesses do público em geral.
(...) aqueles que se veem diretamente afetados pelas decisões técnicas poderiam e deveriam ter algo a dizer sobre o que lhes afeta. (...) a participação pública levará a melhores resultados.
(...) Somente a participação educará os indivíduos e os fará mais sabedores acerca de seu próprio apoio político e econômico, bem como sobre a complexidade dos riscos e benefícios da tecnologia. (...) A característica predominante na ética da cultura pós-moderna é
a perda de todo o consenso moral forte. Tolerância, diversidade, relativismo, minimalismo ético, são as marcas das tecnoculturas avançadas. O melhor em tal situação é o consenso democrático participativo. De outro modo, a tecnociência criará seus próprios incentivos e sua própria autoridade que romperá essa diversidade. (BAZZO et al, 2003, p. 133 a 134)
O segundo argumento de Mitcham, citado acima, evidencia o uso do domínio da técnica como instrumento de poder e opressão. Em consonância com este argumento, Santos e Mortimer (2002) apontam as ideias de Habermas e Marcuse de que as metodologias científicas proporcionaram a dominação da natureza, que por sua vez propiciou a dominação do homem sobre o homem.
Ainda em relação aos argumentos de Mitcham, predomina-se a necessidade da participação da população em contexto de tomada de decisão. Neste sentido, Bemfeito (2008, p. 8) afirma que “Em um estado democrático, o exercício da cidadania é
condicionado à qualificação para a participação nas decisões. É essa a questão central de que trata os estudos CTS (Ciência-tecnologia e sociedade).”
De acordo com Bazzo et al. (2003), os estudos CTS se desenvolvem em três vertentes:
no campo da pesquisa, os estudos CTS têm sido colocados como uma alternativa à reflexão acadêmica tradicional sobre a ciência e a tecnologia, promovendo uma nova visão não essencialista e socialmente contextualizada da atividade científica;
no campo da política pública, os estudos CTS têm defendido a regulação social da ciência e da tecnologia, promovendo a criação de diversos mecanismos democráticos que facilitem a abertura de processos de tomada de decisão em questões concernentes a políticas científico-tecnológicas;
no campo da educação, esta nova imagem da ciência e da tecnologia na sociedade tem cristalizado a aparição de programas e materiais CTS no ensino secundário e universitário em numerosos países.” (BAZZO et al, 2003, p. 127)
Na sequência, nos deteremos na terceira vertente, que trata do contexto educacional do movimento CTS.
Capítulo 3
O enfoque CTS no contexto educacional internacional
De acordo com Cerezo (2008) apud Miranda (2012), o marco da educação CTS já se dá em 1900 com a criação da Association for Science Education (Associação para Educação em Ciência, britânica) e posteriormente em 1944 com o nascimento daNational Science Teachers Association (Associação Nacional dos Professores de
Ciências, norte-americana). Estas instituições almejavam a desmistificação da Ciência e da Tecnologia e a participação democrática da população nas decisões sociocientíficas, que são as principais metas de uma educação CTS.
No entanto, segundo Aikenhead (2005) apud Miranda (2012), os primeiros programas curriculares CTS só foram iniciados em 1969 na Universidade de Cornell e na Universidade do Estado da Pensilvânia. Estes programas desenvolviam uma visão complexa da ciência e da tecnologia, as quais envolviam questões culturais, sociais, políticas e econômicas.
Ainda de acordo com Aikenhead (2005) apud Miranda (2012), a primeira obra de impacto sobre educação CTS foi escrita por Paul Hurd em 1975, cujo título era
“Science, technology, and society: new goals for interdisciplinary science teaching”
(“Ciência, Tecnologia e Sociedade: novos objetivos para um ensino interdisciplinar de ciências”). Nesta obra, Hurd propôs um currículo CTS que impulsionou o desenvolvimento de iniciativas como o projeto curricular norte-americano Synthesis
Project na década de 1980. Este projeto se guiava por quatro metas, segundo Cutcliffe e
Mitcham (2001, p. 84 apud Miranda, 2012, p. 57, tradução livre):
1. A Ciência para a satisfação de necessidades pessoais. A educação científica deve preparar os indivíduos para usar a Ciência para melhorar as suas vidas e para lidar com um mundo cada vez mais tecnológico.
2. A Ciência para resolver problemas da Sociedade. A educação científica deve produzir cidadãos informados, preparados para lidar responsavelmente com problemas sociais relacionados com a Ciência.
3. A Ciência para apoiar decisões de carreira. A educação científica deve dar a todos os estudantes o conhecimento sobre a natureza da Ciência e uma grande variedade de carreiras relacionadas com Ciência e Tecnologia deve estar disponível para estudantes de diferentes aptidões e interesses.
4. A Ciência para preparar para estudos mais aprofundados. A educação científica deve permitir que estudantes que possivelmente seguirão Ciências academicamente, assim como profissionalmente, adquiram o conhecimento acadêmico apropriado às suas necessidades.
Embora estejamos usando o nome CTS para localizar os marcos na evolução deste movimento, Aikenhead (2005, p. 115 apud Miranda, 2012, p. 58, tradução livre) aponta que, até o início da década de 1980, os educadores de Ciências no mundo ainda não haviam chegado a um consenso sobre “o nome de seu novo movimento”. Foi no Segundo Simpósio da IOSTE (International Organization for Science and Technology
Education), realizado em Nottingham, Inglaterra, em 1982, que a abreviatura CTS foi
utilizada pela primeira vez pelo pesquisador D. Holford.
De acordo com Santos e Mortimer (2002), a diversidade de trabalhos denominados CTS que não necessariamente enfatizam inter-relações entre ciência, tecnologia e sociedade levou à produção de trabalhos visando categorizar estes cursos. Uma destas classificações foi elaborada por Aikenhead (1994), cujo critério utilizado foi diferenciar a prioridade atribuída a cada um dos objetivo gerais de CTS e a proporção entre o conteúdo de CTS e o conteúdo puro de ciências. A progressão na tabela indica o aumento da proporção de conteúdos CTS em relação ao conteúdo puro de ciências. Além disso, a tabela elenca exemplos de práticas ao longo da história.
Categorias Descrição Exemplos
1. Conteúdo de CTS como elemento de motivação
Ensino tradicional de ciências acrescido da menção ao conteúdo de CTS com a função de tornar as aulas mais interessantes.
O que muitos professores fazem para “dourar a pílula” de cursos puramente conceituais. 2. Incorporação eventual do conteúdo de CTS ao conteúdo programático
Ensino tradicional de ciências acrescido de pequenos estudos de conteúdo de CTS incorporados como apêndices aos tópicos de ciências. O conteúdo de CTS não é resultado do uso de temas unificadores.
Science and Technology in Society (SATIS, UK), Consumer Science (EUA), Values in School Science (EUA).
3. Incorporação sistemática do conteúdo de CTS ao conteúdo
Ensino tradicional de ciências acrescido de uma série de pequenos estudos de conteúdo de CTS integrados aos tópicos de ciências, com a função de explorar sistematicamente o
Havard Project Physics (EUA), Science and Social Issues (EUA), Nelson Chemistry (Canadá), Interactive Teaching Units for Chemistry (UK), Science, Technology and Society, Block J. (EUA). Three SATIS 16-19 modules
4. Disciplina científica (Química, Física e Biologia) por meio de conteúdo de CTS
Os temas de CTS são utilizados para organizar o conteúdo de ciências e a sua sequência, mas a seleção do conteúdo científico ainda é a feita partir de uma disciplina. A lista dos tópicos científicos puros é muito semelhante àquela da categoria 3, embora a sequência possa ser bem diferente.
ChemCon (EUA), os módulos holandeses de física como Light Sources and Ionizing Radiation (Holanda: PLON), Science and Society Teaching units (Canadá), Chemical Education for Public Understandig (EUA), Science Teachers’ Association of victoira Physics Series (Austrália).
5. Ciências por meio do conteúdo de CTS
CTS organiza o conteúdo e sua sequência. O conteúdo de ciências é multidisciplinar, sendo ditado pelo conteúdo de CTS. A lista de tópicos científicos puros assemelha-se à listagem de tópicos importantes a partir de uma variedade de cursos de ensino tradicional de ciências.
Logical Reasoning in Science and Technology (Canadá), Modular STS (EUA), Global Science (EUA), Dutch Environmental Project (Holanda), Salters’ Science Project (UK)
6. Ciências com conteúdo de CTS
O conteúdo de CTS é o foco do ensino. O conteúdo relevante de ciências enriquece a aprendizagem.
Exploring the Nature of Science (Ing.) Society Environment and Energy Development Studies (SEEDS) modules (EUA), Science and Technology 11 (Canadá)
7. Incorporação das Ciências ao conteúdo de CTS
O conteúdo de CTS é o foco do currículo. O conteúdo relevante de ciências é mencionado, mas não é ensinado sistematicamente. Pode ser dada ênfase aos princípios gerais da ciência.
Studies in a Social Context (SISCON) in Schools (UK), Modular Courses in Technology (UK), Science A Way of Knowning (Canadá), Science Technology and Society (Austrália), Creative Role Playing Exercises in Science and Technology (EUA), Issues for Today (Canadá), Interactions in Science and Society – vídeos (EUA), Perspectives in Science (Canadá)
8. Conteúdo de CTS
Estudo de uma questão tecnológica ou social importante. O conteúdo de ciências é mencionado somente para indicar uma vinculação com as ciências.
Science and Society (UK.), Innovations: The Social Consequencies of Science and Technology program (EUA), Preparing for Tomorrow’s World (EUA), Values and Biology (EUA). Tabela 2: Categorias de enfoque CTS.
(AIKENHEAD, 1994. p. 55-56 apud SANTOS E MORTIMER, 2002, p. 16, tradução dos autores).
De acordo com Aikenhead (1994), as categorias de 3 a 6 são as que mais aparecem na literatura. Santos e Mortimer (2002, p. 17) apontam que
Currículos nas categorias 6 e 7 poderiam ser propostos dentro da atual reforma do ensino médio, na tentativa de se buscar a interdisciplinaridade na área de ciências da natureza e suas tecnologias. Obviamente que tal proposição demandaria projetos audaciosos a serem desenvolvidos com a participação de professores, o que não poderia ser feito de maneira aleatória.
Capítulo 4
O enfoque CTS no contexto educacional brasileiro
Vimos que, nas décadas de 60 e 70, um sentimento de desconfiança em relação à ciência por parte da sociedade e a publicação das obras A Estrutura das Revoluções
Científicas e Silent Spring impulsionaram o movimento CTS nos Estados Unidos e na
Europa.
Nessa época, o Brasil vivia a ditadura militar instaurada em 1964 e, de acordo com Krasilchik (2000), o papel estabelecido para a escola era formar mão de obra, considerada importante para o desenvolvimento econômico do país. Em 1971, foi promulgada a Lei de Diretrizes e Bases da Educação nº 5.692, que dava um caráter profissionalizante às disciplinas científicas, descaracterizando sua função no currículo. À revelia desta nova legislação, as escolas privadas preparavam seus alunos para o curso superior e as escolas públicas abandonaram as disciplinas pretensamente preparatórias para o trabalho.
Segundo Krasilchik (2000), nesta época, o Brasil estava em processo de industrialização e se ressentia da escassez de matéria-prima e produtos industrializados, que ocorrera durante e após a Segunda Guerra Mundial. Sendo assim, o país buscava se tornar autossuficiente no suprimento de suas necessidades. Para isso, segundo Krasilchik (1980, 1987) e Amaral (2001) apud Miranda (2012), percebeu-se ser fundamental o desenvolvimento das atividades científicas no país. Neste contexto, os professores de Ciências debatiam a necessidade da inclusão de discussões sociocientíficas nos currículos nacionais que, na década de 70,
(…) começaram a incorporar uma visão de ciência como produto do contexto econômico, político e social. Já na década de oitenta, a renovação do ensino de ciências passou a se orientar pelo objetivo de analisar as implicações sociais do desenvolvimento científico e tecnológico. (SANTOS e MORTIMER, 2002, p. 4)
Santos e Mortimer (2002, p. 4) ainda cita vários trabalhos na criação de materiais didáticos e de projetos curriculares voltados para a implementação da
(...) o projeto Unidades Modulares de Química (AMBROGI et al., 1987), as propostas pedagógicas de LUTFI (1988 e 1992), a coleção de livros do Grupo de Pesquisa em Ensino de Química da USP – GEPEQ, (1993, 1995, 1998), a coleção de livros de física do GREF (1990, 1991 e 1993), o livro Química na Sociedade (MÓL e SANTOS, 2000) e o livro Química, Energia e Ambiente (MORTIMER, MACHADO e ROMANELLI, 1999). Dentre as recomendações curriculares, podem ser destacadas a Proposta Curricular de Ensino de Química da CENP/SE do Estado de São Paulo (SÃO PAULO, 1988), as recomendações para o currículo do magistério de CISCATO e BELTRAN (1991), e a Proposta Curricular de Química para o Ensino Médio do Estado de Minas (MORTIMER, MACHADO e ROMANELLI, 1998).
Nesta lista de trabalhos citados, podemos observar uma prevalência de produções na década de 90, o que indica que neste período houve um aprofundamento das discussões sobre as questões CTS. De acordo com Santos (2008), este avanço nos debates levou a realização da “Conferência Internacional sobre Ensino de Ciências para o Século XXI: ACT – Alfabetização em ciência e tecnologia”, que foi promovida pelo Ministério da Educação em Brasília em 1990. A temática central desta conferência foi a educação científica dos cidadãos e nela foram apresentados vários trabalhos do movimento internacional de CTS no ensino de ciências.
Santos (2008) ainda demonstra que a evolução do movimento CTS no Brasil nos anos 90 também se evidencia pelo surgimento de pesquisas em Programas de Pós-Graduação envolvendo temas CTS no ensino de ciências (SANTOS, 1992; TRIVELATO, 1993; AMORIM, 1995; CRUZ, 2001; AULER, 2002; KOEPSEL, 2003), pela apresentação de trabalhos em congresso e pela publicação de artigos e de livros (SANTOS e SCHNETZLER, 1997; BAZZO, 1998).
Neste contexto foi aprovada em 1996 a Lei de Diretrizes e Bases da Educação nº 9.394/96, que considera o Ensino Médio como última etapa da Educação Básica. Nesta lei, Krasilchik (2000, p. 87) aponta que,
(...) no parágrafo 2º do seu artigo 1º, que a educação escolar deverá vincular-se ao mundo do trabalho e à prática social. (…) A formação básica do cidadão na escola fundamental exige (...) a compreensão do ambiente material e social, do sistema político, da tecnologia, das artes e dos valores em que se fundamenta a sociedade. O ensino médio tem a função de consolidação dos conhecimentos e a preparação para o trabalho e a cidadania para continuar aprendendo. Esse aprendizado inclui a formação ética, a autonomia intelectual e a compreensão dos fundamentos científico-tecnológicos dos processos produtivos. (grifos meus)
Diante dos grifos nesta citação, podemos perceber que o enfoque CTS está presente em vários objetivos da LDB.
Em 1998, foram instituídas as Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (DCNEN), na qual também podemos apontar elementos de um ensino com ênfase CTS. No seu artigo 10, as DCNEN estabelecem a divisão do currículo nacional em três áreas: I - Linguagem, Códigos e suas Tecnologias; II - Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias; III - Ciências Humanas e suas Tecnologias. Para cada área, são elencadas uma série de competências e habilidades a serem atingidas, das quais podemos destacar:
Art. 10 A base nacional comum dos currículos do ensino médio será organizada em áreas de conhecimento, a saber: (...)
II - Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias, objetivando a constituição de habilidades e competências que permitam ao educando: (...) i) Entender a relação entre o desenvolvimento das ciências naturais e o desenvolvimento tecnológico e associar as diferentes tecnologias aos problemas que se propuseram e propõem solucionar.
j) 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. (BRASIL, 1998)
Observa-se a inclusão das inter-relações entre a ciência, a tecnologia e a sociedade neste artigo das DCNEN.
No ano seguinte à homologação das Diretrizes Curriculares, em 1999, foram lançados os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEN), que visam orientar os professores, na busca de novas abordagens e perspectivas no âmbito da reforma curricular. O documento que trata da área Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias, ao tratar dos conhecimentos de física, orienta que
(...) deve ser considerado o desenvolvimento da capacidade de se preocupar com o todo social e com a cidadania. Isso significa, por exemplo, reconhecer-se cidadão participante, tomando conhecimento das formas de abastecimento de água e fornecimento das demandas de energia elétrica da cidade onde se vive, conscientizando-se de eventuais problemas e soluções. Ao mesmo tempo, devem ser promovidas as competências necessárias para a avaliação da veracidade de informações ou para a emissão de opiniões e juízos de valor
um acidente envolvendo radiações ionizantes, as opções para o uso de diferentes formas de energia, as escolhas de procedimentos que envolvam menor impacto ambiental sobre o efeito estufa ou a camada de ozônio, assim como a discussão sobre a participação de físicos na fabricação de bombas atômicas. (BRASIL, 1999)
Embora no documento não conste a abreviatura CTS, podemos observar neste trecho diversos elementos deste campo de estudos. Os temas apresentados acima são interdisciplinares, abordam causas e efeitos do uso da tecnologia e sinalizam a participação em contextos de tomada de decisão, ao objetivar o autorreconhecimento do aluno como “cidadão participante”.
Nos anos 2000, Santos (2008) observa uma intensificação do interesse pela temática CTS, que se evidencia pelo aumento da presença desta área em periódicos de ensino de ciências.
Nesta década, foi publicado em 2002 os PCN+, que são orientações complementares aos PCNEN. Em sua introdução, o documento aponta que
[n]um mundo como o atual, de tão rápidas transformações e de tão difíceis contradições, estar formado para a vida significa mais do que reproduzir dados, denominar classificações ou identificar símbolos. Significa:
saber se informar, comunicar-se, argumentar, compreender e agir; enfrentar problemas de diferentes naturezas;
participar socialmente, de forma prática e solidária; ser capaz de elaborar críticas ou propostas; e,
especialmente, adquirir uma atitude de permanente aprendizado. Uma formação com tal ambição exige métodos de aprendizado compatíveis, ou seja, condições efetivas para que os alunos possam:
comunicar-se e argumentar;
defrontar-se com problemas, compreendê-los e enfrentá-los;
participar de um convívio social que lhes dê oportunidades de se realizarem como cidadãos;
fazer escolhas e proposições;
tomar gosto pelo conhecimento, aprender a aprender. (BRASIL, 2002, p. 9)
Na sequência destas considerações, o documento critica a tradição escolar no que tange: à compartimentalização em disciplinas estanques, em atividades padronizadas e desvinculadas de contextos reais; aos métodos adotados e à configuração física do espaços e das condições de aprendizado que impõe aos alunos uma postura de passividade. Os resultados são: pouca participação de alunos e professores na definição
das atividades formativas; desconsideração, por parte da escola, das perspectivas profissional, social ou pessoal dos alunos; formação alienante em relação às questões sociais da comunidade, do país ou do mundo.
Na parte que trata especificamente da Física, os PCN+ questiona a seleção de conteúdos direcionada por uma perspectiva propedêutica do Ensino Médio.
Os critérios que orientam a ação pedagógica deixam, portanto, de tomar como referência primeira “o que ensinar de Física”, passando a centrar-se sobre o “para que ensinar Física”, explicitando a preocupação em atribuir ao conhecimento um significado no momento mesmo de seu aprendizado. Quando “o que ensinar” é definido pela lógica da Física, corre-se o risco de apresentar algo abstrato e distante da realidade, quase sempre supondo implicitamente que se esteja preparando o jovem para uma etapa posterior: assim, a cinemática, por exemplo, é indispensável para a compreensão da dinâmica, da mesma forma que a eletrostática o é para o eletromagnetismo. Ao contrário, quando se toma como referência o “para que” ensinar Física, supõe-se que se esteja preparando o jovem para ser capaz de lidar com situações reais, crises de energia, problemas ambientais, manuais de aparelhos, concepções de universo, exames médicos, notícias de jornal, e assim por diante. (BRASIL, 2002, p. 61)
Portanto, para identificar-se as competências essenciais para a compreensão em Física, propõe-se não projetar o que um futuro engenheiro ou cientista precisarão saber, mas vislumbrar uma pessoa solidária e atuante, frente a um mundo tecnológico, complexo e em permanente transformação.
Na sequência, os PCN+ retomam as principais competências em física esperadas ao final da escolaridade básica. Estas competências são divididas em “Representação e Comunicação” e “Investigação e Compreensão”. Cada uma destas divisões se subdividem em uma extensa lista. Em uma das subdivisões consta a seção “Ciência e tecnologia, ética e cidadania”, na qual consta as competências:
Compreender a responsabilidade social que decorre da aquisição de conhecimento, sentindo-se mobilizado para diferentes ações, seja na defesa da qualidade de vida, da qualidade das infraestruturas coletivas, ou na defesa de seus direitos como consumidor.
Promover situações que contribuam para a melhoria das condições de vida da cidade onde vive ou da preservação responsável do ambiente, conhecendo as estruturas de abastecimento de água e eletricidade de sua comunidade e dos problemas delas decorrentes, sabendo posicionar-se, argumentar e emitir juízos de valor.
ponderados quanto a um posicionamento responsável. Por exemplo, o uso de radiações ionizantes apresenta tanto benefícios quanto riscos para a vida humana.
Reconhecer, em situações concretas, a relação entre Física e ética, seja na definição de procedimentos para a melhoria das condições de vida, seja em questões como do desarmamento nuclear ou em mobilizações pela paz mundial.
Reconhecer que a utilização dos produtos da ciência e da tecnologia nem sempre é democrática, tomando consciência das desigualdades e da necessidade de soluções de baixo custo, como, por exemplo, para ampliar o acesso à eletricidade. (BRASIL, 2002, p. 68)
Nestes objetivos, vê-se claramente a inclusão de competências inerentes a cidadãos conscientes e participativos, capazes de contribuir em contextos de tomada de decisão, usando argumentos sólidos e bem fundamentados.
Na conclusão da seção que trata dos conhecimentos de Física, o documento reitera que “embora a questão educacional tenha sempre se revelado como altamente
complexa, a garantia de sucesso para a empreitada é nunca perder de vista o objetivo último da cidadania desejada, uma cidadania consciente, atuante e solidária”
(BRASIL, 2002, p. 86, grifos meus).
Nesta sequência de publicação dos documentos curriculares voltados ao Ensino Médio (LDB/96, DCNEN/1998, PCNEN/1999, PCN+/2002), podemos perceber uma ênfase cada vez maior no desenvolvimento dos aprendizes na capacidade de observar e fazer análises críticas da realidade, identificar problemas coletivos ou sociais e debater e propor soluções, fazendo uso de conhecimentos sólidos em contextos de tomada de decisões. Neste sentido, Santos e Mortimer (2002, p. 5) consideram que esta “reforma
curricular do ensino médio incorpora, em seus objetivos e fundamentos, elementos dos currículos com ênfase em CTS.”
Quanto a implementação destas propostas, Auler (1998 apud AULER e BAZZO, 2001, p. 2) apontam uma série de problemas e desafios:
(...) formação disciplinar dos professores incompatível com a perspectiva interdisciplinar presente no movimento CTS; compreensão dos professores sobre as interações entre ciência, tecnologia e sociedade; não contemplação do enfoque CTS nos exames de seleção; formas e modalidades de implementação; produção de material didático-pedagógico; e redefinição de conteúdos programáticos.
Dentre estes problemas, esta dissertação visa influenciar na compreensão dos professores sobre as interações CTS e contribuir no atendimento da demanda pela produção de material didático-pedagógico, necessário para instrumentar estes professores na mudança de suas práticas pedagógicas.
Capítulo 5
A proposta de aplicação em sala de aula
A proposta pode ser resumida de acordo com a tabela abaixo. Após a tabela, segue uma descrição sucinta da sequência didática. No apêndice B (Material do professor), seguem orientações mais detalhadas para aplicação em sala.
Encontro Atividades Propostas
1º encontro: Apresentação da proposta e do tema a ser explorado
• Levantamento e classificação das ideias dos alunos associadas à palavra “Radiação”;
• Apresentação, pelo professor, de exemplos que envolvem ciência, tecnologia e sociedade;
• Leitura dos textos;
• Análise dos aspectos científico-tecnológicos e sociopolíticos presentes presentes na polêmica da energia nuclear.
2º encontro: Investigação por meio da simulação “Fissão Nuclear” do site PhET
• Investigação, por meio da simulação do PhET, buscando responder perguntas sobre fissão nuclear, reação em cadeia, reator nuclear e bomba atômica.
3º encontro: Vídeos sobre a energia nuclear no Brasil
• Exibição de vídeos, com anotações de posteriores intervenções pelos alunos;
• Discussão sobre aspectos apresentados nos vídeos anotados pelos alunos durante sua exibição.
• Divisão e orientação dos grupos para o debate a ser realizado no 5º encontro.
4º encontro: Os conceitos físicos presentes no estudo da energia nuclear
• Estudo de um texto didático;
• Comparação das respostas elaboradas no 2º encontro com as explicações dadas no texto;
• Discussão e elaboração de respostas à questões sobre o texto.
5º encontro: Debate simulado
• Debate simulado em sala de aula.
6º encontro:
Posicionamento e avaliação individual
• Exposição oral dos alunos que se sentirem à vontade para expor seu posicionamento individual;
• Execução de atividade avaliativa contendo questões conceituais e a elaboração de uma redação.
5.1 Primeiro encontro: Apresentação da proposta e do tema a
ser explorado
1Objetivos desse encontro:
Sensibilizar os alunos para o fato de que muitas questões de interesse da sociedade envolvem aspectos científicos e tecnológicos, destacando a importância da cultura científica para o posicionamento crítico em contextos que exigem tomada de decisão por parte do grupo social, condição necessária ao pleno exercício da cidadania (BEMFEITO, 2008);
Apresentar o novo tópico a ser trabalhado nas aulas de física, a energia nuclear; Sensibilizar o grupo para as várias dimensões presentes na polêmica que envolve
o uso da energia nuclear;
Neste encontro, inicialmente o professor informa que o tema é Energia Nuclear e o introduz lançando a pergunta: “O que lhe vem à cabeça, quando ouve a palavra ‘Radiação’?”. As colocações dos alunos são registradas no quadro e posteriormente são categorizadas pelos próprios alunos. Esta categorização se dá através da discussão de critérios para agrupar as ideias apresentadas. Este método de introdução se referencia no material do Grupo de Reelaboração do Ensino de Física (GREF, 1995).
A aula se desenvolve com explicações do professor sobre a presença da radiação em nossas vidas e com discussões acerca da necessidade do conhecimento para se discutir importantes questões sociocientíficas.
Como ponto de partida para o desenvolvimento do tema Energia Nuclear, o professor lança a questão:
“O Brasil deve aumentar ou não o investimento em energia nuclear?”
Conforme os alunos emitem opiniões, o professor questiona seus embasamentos, de modo que eles sintam a dificuldade de argumentar sem conhecimento.
Para que eles percebam a complexidade da questão, segue-se a aula com e leitura de três reportagens acerca do tema. Na primeira, expõe-se a divergência entre os moradores de Angra dos Reis - RJ quanto à Central Nuclear. A segunda expõe os argumentos de especialistas a favor da energia nuclear. Na terceira, encontra-se o ponto
de vista de especialistas contra a energia nuclear no Brasil. Após a leitura das reportagens, o professor orienta os alunos a destacarem no texto os aspecto técnico-científicos e sociopolíticos ali presentes.
Finalizando a aula, o professor solicita que os alunos pesquisem sobre o tema a fim de se prepararem para o 3º encontro, no qual serão assistidos vídeos e far-se-á uma discussão sobre os mesmos.
5.2 Segundo encontro: Investigação por meio da simulação
“Fissão Nuclear” do site PhET
Objetivos desse encontro:
Conhecer os processos de fissão do urânio e de reação em cadeia; Listar os diferentes isótopos do urânio existentes na natureza; Entender o funcionamento básico de um reator nuclear;
Compreender que, para a construção da bomba atômica, deve haver uma proporção mínima de urânio-235, em relação à massa total do urânio.
Neste encontro, os alunos manipulam livremente a simulação “Fissão Nuclear” do site PhET para responder as perguntas:
a) O que é necessário para provocar a fissão do urânio?
b) Quantos isótopos do urânio existem na natureza? Qual isótopo é o urânio físsil? (urânio físsil é o isótopo que pode sofrer fissão induzida, ou seja, pode ser “quebrado” pela ação que responde o item anterior)
c) Como se dá o processo de reação em cadeia?
d) Qual é a condição para a construção da bomba atômica?
e) No reator nuclear, qual é o efeito causado pela fissão do urânio? f) Qual é a função do controlador?
Durante a atividade, o professor atua como orientador, dialogando com os alunos sobre suas hipóteses, sem dar as respostas prontas.
5.3 Terceiro encontro: Vídeos sobre a energia nuclear no Brasil
Objetivos desse encontro:
Conhecer as instalações da Central Nuclear de Angra dos Reis;
Analisar perturbações ambientais, identificando fontes, transporte e/ou destino dos poluentes ou prevendo efeitos em sistemas naturais, produtivos ou sociais; Analisar questões de segurança e de impactos sociais, como geração de
empregos, para a população local;
Posicionar-se sobre o programa nuclear brasileiro; Formar os grupos que farão o debate no 5º encontro.
Para este encontro, os alunos trazem contribuições das pesquisas feitas em casa. Nesta aula, os alunos assistem a dois vídeos. O primeiro vídeo, com duração de 5min53s, é uma reportagem do Fantástico sobre as usinas de Angra. O segundo vídeo, com duração de 28min39s, é o primeiro bloco de um debate, da TV Câmara, sobre uso de Energia Nuclear. Para explorar os vídeos, o professor orienta os alunos a anotarem os comentários que quiserem fazer após a sua exibição. Após os vídeos, munidos de suas notações, os alunos discutem sobre o seu conteúdo.
Finalizando a aula, a fim de realizar um debate no 5º encontro, o professor divide a turma em dois grupos oponentes e um mediador, orientando-os acerca de seus papeis.
5.4 Quarto encontro: Os conceitos físicos presentes no estudo
da energia nuclear
Objetivos deste encontro:
Conhecer os processos de fissão do urânio e de reação em cadeia; Listar os diferentes isótopos do urânio existentes na natureza; Entender o funcionamento de um reator nuclear;
Compreender que, para a construção da bomba atômica, deve haver uma proporção mínima de urânio U-235, em relação à massa total de urânio.
Neste encontro, o professor entrega aos alunos um texto didático que sistematiza os conceitos físicos presentes na controvérsia em torno da energia nuclear. Inicialmente, os alunos verificam se as respostas dadas na atividade de simulação computacional no laboratório se aproximam das explicações encontradas no texto. Após, estudam o texto e faz a atividade presente no final do mesmo.
5.5 Quinto encontro: Debate simulado
Objetivos desse encontro:
Analisar, argumentar e posicionar-se criticamente em relação a temas de ciência, tecnologia e sociedade.
Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, sociais e/ou econômicas.
Analisar perturbações ambientais, identificando fontes, transporte e/ou destino dos poluentes ou prevendo efeitos em sistemas naturais, produtivos ou sociais.
Neste encontro, a turma realiza um debate entre um grupo a favor e outro contra as usinas nucleares. A fim de diversificar os argumentos utilizados, propõe-se que cada grupo se divida em economistas, ambientalistas, moradores, engenheiros e políticos, de modo que os membros pesquisem aspectos diferentes do tema. Um aluno é selecionado para mediar o debate e o professor apenas observa.
As regras do debate são explicadas no Apêndice B.5 (Material do professor).
5.6 Sexto encontro: Posicionamento e avaliação individual
Objetivos desse encontro:
Proporcionar aos alunos que participaram do debate a oportunidade de manifestarem seu posicionamento ante a questão central proposta: “O Brasil deve aumentar ou não o investimento em energia nuclear?”, levando em conta a fundamentação e a coerência dos argumentos apresentados;
Realizar a etapa individual da avaliação processual proposta, considerando os seguintes aspectos:
Fundamentação e coerência dos argumentos referentes aos aspectos técnico-científicos da polêmica;
Fundamentação e coerência dos argumentos referentes aos aspectos sócio-políticos da polêmica;
Conteúdo físico trabalhado na proposta.
Nesta aula, o professor faz suas considerações sobre os cinco encontros anteriores e solicita que os alunos, que se sentirem a vontade, exponham oralmente seu posicionamento pessoal frente a questão “O Brasil deve aumentar ou não o investimento em energia nuclear?”.
Após esse posicionamento individual, os alunos passam por uma avaliação escrita, na qual respondem a questões conceituais e elabora um texto dissertativo-argumentativo, no qual responde a questão acima e fundamenta sua opinião.
Capítulo 6
Análise dos dados da aplicação do produto
6.1 Análise dos relatos do professor aplicador
A turma manteve boa frequência ao longo dos 6 encontros. O contexto da aplicação do produto estão no Apêndice C.1 e os relatos completos estão nos Apêndices C.2 a C.7.
Os aspectos preponderantes a serem observados em todos os encontros foram a motivação e o engajamento dos alunos. Eles trouxeram contribuições, investigaram, debateram, tiraram dúvidas, fizeram pesquisa e estudaram os textos. Em suma, podemos considerar que os alunos tiveram boa aceitação ao produto.
6.1.1 Primeiro encontro
Neste encontro, fez-se um levantamento de conhecimentos prévios dos alunos, categorização de conceitos, reflexões sobre a existência de questões que demandam conhecimento para um posicionamento crítico, leitura e análise de reportagens.
Observa-se, nos relatos do Apêndice C.2, que a atividade de levantamento de conhecimentos prévios sobre a palavra “Radiação” cumpriu o seu objetivo de motivar e engajar os alunos na abordagem do tema. Os alunos associaram radiação com termos como mutação, acidentes, bomba atômica, raios solares, entre outros.
Ao tomarem ciência da existência de questões controversas que envolvem aspectos CTS e ao tentarem opinar sobre o tema da proposta, os aprendizes perceberam a importância do conhecimento para um posicionamento crítico frente a questões importantes para a sociedade.
Na leitura e análise das reportagens, os alunos perceberam a diversidade de aspectos relacionados ao tema, bem como sua complexidade.
Pode-se considerar que estas atividades contribuíram para que os alunos participassem ativamente do tema desde sua introdução.
6.1.2 Segundo encontro
Neste encontro, os alunos manipularam a simulação “Fissão Nuclear” do site PhET, buscando responder as perguntas presentes no seu material. Esta interação com a simulação se deu sem um roteiro fechado.
Observa-se, nos relatos do Apêndice C.3, que a organização da atividade permitiu que os alunos investigassem os fenômenos em tempo hábil, sem a necessidade de um texto para consulta. Porém, em alguns casos, os alunos tiveram dificuldades de entender a pergunta, devido a equívocos de interpretação e/ou desconhecimento de alguns conceitos usados. No entanto, a atuação do professor, dialogando com os aprendizes, dirimiu estas dificuldades.
Considera-se que a atividade contribuiu para que os alunos aprendessem os conceitos de maneira mais autônoma e dinâmica, de modo que eles demonstraram motivação para estudarem o tema. Esta motivação teve seu ápice nos momentos em que eles conseguiram simular a bomba atômica, demonstrando bastante entusiasmo.
6.1.3 Terceiro encontro
Para este encontro, os alunos tiveram duas semanas para pesquisarem sobre questões sociais envolvendo energia nuclear. Em sala, eles assistiram uma reportagem do Fantástico, que compara as instalações de Angra com as de Fukushima e assistiram o primeiro bloco de um debate da TV Câmara sobre a energia nuclear. Entre o início da aula e o término da exibição dos vídeos, passaram-se cerca de 40 minutos. Durante esta exibição, os alunos anotaram comentários e questionamentos, que foram discutidos pela turma após os vídeos.
Houve uma tendência dos alunos colocarem questões estritamente de ordem técnica como: “Após um acidente nuclear, existe alguma maneira de para a radiação?”; “A radiação da usina pode fazer mal aos moradores de Angra?”. Isso pode sugerir que há uma predominância deste tipo de abordagem, nos meios de comunicação consultados, em detrimentos das discussões sociais envolvidas. Neste caso, é importante que o professor oriente os alunos a prolongarem e refinarem suas pesquisas, de modo a possibilitar que eles encontrem fontes com abordagem mais amplas sobre questões
controversas. Além disso, o professor pode introduzir estes aspectos na atividade, caso os aprendizes não os coloquem.
Observa-se também que esta atividade se integra com as atividades do primeiro encontro, o que se demonstra pelas associações que os alunos fizeram entre os conteúdos das mesmas. Estas conexões são importantes para consolidar o conhecimento dos alunos e para um melhor entendimento da realidade que os rodeia.
6.1.4 Quarto encontro
Neste encontro, os alunos estudaram um texto didático. Inicialmente, eles compararam as respostas dadas na atividade de simulação computacional no laboratório com as explicações do texto, o que corroborou as respostas deles. Após, continuaram a atividade, respondendo as questões ao final do texto.
A maioria dos alunos não tiveram dificuldades em desenvolver a atividade. Alguns estudantes apresentaram interpretações equivocadas quanto às informações e um desenvolvimento mais lento, o que foi sanado com as intervenções do professor e dos colegas. As dificuldades de interpretação demonstram a importância de se desenvolverem mais atividades de leitura nas outras disciplinas escolares, além da disciplina de português. Outros alunos executaram a atividade com tal rapidez, que passaram boa parte da aula ociosos.
Novamente, observou-se conexões feitas pelos alunos com as outras atividades. Alguns alunos associaram informações do texto com observações feitas na simulação computacional. Outros ligaram os aspectos apresentados em um trecho da constituição com argumentos presentes nos vídeos do terceiro encontro.
6.1.5 Quinto encontro
Neste encontro, aconteceu o debate.
Os alunos apresentaram uma considerável variedade de argumentos, tanto de ordem científico-tecnológica, quanto de ordem sócio-política. Alguns aspectos argumentados foram: lixo radioativo, planos de evacuação, o sentimento de medo da população, probabilidade de acidentes, independência do clima, produtividade e oportunidades de emprego. Esta diversidade de argumentos demonstra que o trabalho
contribuiu para a sensibilização dos aprendizes para os aspectos humanos envolvidos, além dos aspectos científicos.
Observa-se que a estrutura do debate dificultou a organização das argumentações dos alunos. Houve uma concentração da falas em alguns membros das equipes e um descumprimento dos momentos destinados às falas de cada grupo. Estas dificuldades indicam a necessidade de se ajustar as regras do debate.
A mediadora apresentou algumas dificuldades para manter algumas regras como, por exemplo, o respeito ao tempo reservado para a fala de cada grupo.
Uma solução para as dificuldades encontradas pelos grupos e pela mediadora é solicitar que os alunos estudem as regras e, no encontro anterior ao debate, apresentem seus entendimentos sobre as mesmas. Dessa forma, o professor poderá orientá-los de maneira mais eficiente, fazendo com que, por exemplo, os grupos reconheçam a autoridade do mediador na condução do debate. Outro aspecto seria orientar os membros dos grupos a observarem se seus colegas querem fazer colocações, evitando assim a monopolização das falas. Esta última orientação pode contribuir para o desenvolvimento de uma capacidade dos alunos dialogarem de maneira educada.
Ao final do encontro, os grupos fizeram algumas considerações sobre o debate. O grupo B (contra as usinas nucleares) apontou dificuldades de pesquisar argumentos para defenderem seu posicionamento. Os argumentos contrários se resumiram em impacto ambiental e risco a população. Enquanto que os argumentos favoráveis se concentraram em aspectos econômicos como aumento da demanda por energia e geração de empregos, o que, segundo eles são argumentos difíceis de serem refutados. Vemos novamente indícios de que há uma predominância de abordagem de aspectos técnico-científicos nos meios de comunicação, em detrimento de discussões sociopolíticas.
6.1.6 Sexto encontro
Neste encontro, os alunos foram submetidos a um instrumento avaliativo, cujas análises estão contidas na seção 6.2.
6.2 Análise da avaliação ao final da aplicação
Trinta e quatro alunos foram avaliados. Os dados desta avaliação, que estão disponíveis no APÊNDICE D, foram obtidos a partir da aplicação de um instrumento avaliativo que se constituiu das questões abaixo.
Questão 1 – Explique o que você sabe sobre:
a) Enriquecimento de urânio;
b) Fissão nuclear e reação em cadeia; c) Radiação;
d) Usinas nucleares; e) Bomba atômica.
Questão 2 – Elabore um texto dissertativo-argumentativo respondendo à
pergunta
“O Brasil deve aumentar ou não o investimento em energia nuclear?”.
O texto deve levar em conta os aspectos sociais e ambientais, que envolvem as populações locais, aspectos político-econômicos que envolvem questões sobre desenvolvimento econômico e aspectos técnico-científicos, como funcionamento, produção de energia e análise de riscos.
6.2.1 Questão 1
Conforme a formulação da questão, não se objetivava verificar se o aluno aprendeu ou não a formalizar rigorosamente os conceitos apresentados. O objetivo foi averiguar se o aluno consegue fazer associações com estes conceitos e quais são estas associações.
Para analisar esta questão, as respostas foram organizadas nas categorias: 1ª) mencionaram ou fizeram alusão a algum aspecto relacionado a questão; 2ª) apresentaram mais de um aspecto relacionado a questão; 3ª) respostas não relacionadas à questão, confusas ou em branco. Um alto de número de respostas na terceira categoria e um baixo número na segunda categoria são considerados insatisfatórios. Obviamente o
