Por que e para que aprender Fsica hoje?** Estas orientaes tomam como base os Parmetros Curriculares Nacionais de Fsica, mais especicamente o texto conhecido como PCN+. Partes daquele texto foram tomadas na ntegra, pois acredita-se que as orientaes aqui contidas colocam-se na mesma perspectiva de mudana na educao de Fsica do Ensino Mdio l iniciado. Essas orientaes, assim como aqueles Parmetros, buscam a aproximao entre o conhecimento fsico e o mundo vivenciado pelos adolescentes no incio deste sculo.

O conhecimento cientco desenvolvido na escola mdia deve estar voltado para a formao de um cidado contemporneo, atuante e solidrio, com os instrumentos para compreender a realidade, intervir nela e dela participar. O mundo de hoje, diferente daquele de algumas dcadas atrs, e muito diferente daquele do incio do sculo passado, fruto das mtuas inuncias entre a cincia, a tecnologia e a sociedade. Neste contexto de mudanas, a Fsica tem papel destacado ao longo dos quatro sculos da modernidade e, em especial, nas revolues tecnolgicas que mudaram profundamente a Histria. Neste sculo mais recente, a quantidade de inovaes e mudanas nas formas de produo, de comunicao e de relacionamento entre os indivduos, tem alcanado um nmero surpreendente, se comparado ao de outros perodos de nossa Histria. Tais modicaes se manifestam, por exemplo, nas novas tecnologias presentes no cotidiano. Hoje, ouvimos msica digitalizada, manuseamos computadores que operam com semicondutores, a iluminao pblica e as portas automticas so acionadas por fotossensores, a medicina dispe de aparelhos de ressonncia magntica, as usinas nucleares so opes importantes na produo de energia em grande escala, fsseis e objetos cermicos antigos so datados por meio de contadores radioativos e o laser revolucionou as tcnicas mdicas. O conhecimento fsico, tanto do microcosmo quanto do macrocosmo, vem sendo ampliado em decorrncia de rupturas com o conhecimento senso comum. Galileu e Newton iniciaram uma caminhada sem volta na representao e na interpretao dos fenmenos naturais. As modernas teorias fsicas tm servido de suporte para a produo de conhecimentos em um novo panorama cientfico e permitem leituras do mundo muito diferentes das explicaes espontneas daquilo que imediatamente percebido pelos sentidos. muito mais difcil agir e compreender o cotidiano atual sem conhecimentos especializados, sendo necessria a incorporao de bases cinticas para o pleno entendimento do mundo que nos cerca. Os alunos participam desse cotidiano modicado pela cincia e pela tecnologia, usufruindo das comodidades tecnolgicas e se deparando com nomes, conceitos e personagens da cincia veiculados pela mdia. A co cientca estimula a imaginao do adolescente, instigando a busca pelo novo, pelo virtual e pelo extraordinrio. Nesse sentido, mesmo os jovens que, aps a concluso do Ensino Mdio, no venham a ter qualquer contato com prticas cientcas, ainda tero adquirido a formao necessria para compreender o mundo em que vivem e participar dele, enquanto os que se dirigirem para as carreiras cientco-tecnolgicas tero as bases do pensamento cientco para a continuidade de seus estudos e para os afazeres da vida prossional ou universitria. A Fsica ensinada na escola deve, portanto, ser pensada como um elemento bsico para a compreenso e a ao no mundo contemporneo e para a satisfao cultural do cidado de hoje. No entanto, a escola mdia tem tido diculdade em lidar adequadamente com os conhecimentos fsicos na perspectiva de uma formao para a cidadania. Isso ca evidenciado quando se analisam os currculos e programas de Fsica destinados ao Ensino Mdio. Tradicionalmente, a seleo desse conhecimento tem sido feita em termos de conceitos considerados centrais em reas especcas da Fsica, delimitando os contedos a serem abordados. Neles, os contedos escolares se conguram como uma amostragem de temas das principais teorias dos sculos XVII, XVIII e XIX, a saber: Mecnica, Termologia, ptica e Eletromagnetismo.Isso tem resultado quase sempre em uma seleo tal, que os ndices dos livros didticos de Ensino Mdio se tornam, na verdade, uma verso abreviada daqueles utilizados nos cursos de Fsica bsica do Ensino Superior, ou uma verso um pouco mais estendida dos que vinham sendo utilizados na 8 srie do Ensino Fundamental. Tradicionalmente, os programas dos cursos de Fsica seguem, de maneira aproximada, as etapas de sua cronologia: inicia-se pela Cinemtica (nal do sculo XVII), avanando pela Dinmica, Hidrosttica, Termologia (sculo XVIII), e atingindo a Termodinmica e o Eletromagnetismo (sculo XIX) nas etapas nais. Essa organizao curricular reete uma estrutura conceitual linear e hierrquica, pois considera o mais antigo como logicamente precedente. Mesmo levando em conta certa tradio, preciso transpor as fronteiras das teorias clssicas (produzidas at o nal do sculo XIX) para contemplar os desaos da sociedade moderna, em termos de produo de energia e alimentos, preservao do meio ambiente, assim como de instrumentos para a sade, a informao e o lazer.No momento atual, com o aumento da complexidade da sociedade, com a tecnologia integrada ao cotidiano, com os riscos ecolgicos ligados aos processos de produo em larga escala, precisamos, mais do que nunca, de conhecimento especializado para compreender e intervir no cenrio contemporneo. A cultura, a sociedade e a natureza se tornaram tecnocultura, tecno-sociedade e tecnonatureza, em grande parte pelo papel de destaque que o conhecimento especializado tem na atua lidade. Cabe escola o desao de tornar esse conhecimento um instrumento de todos.Seja pela opo de abordar o maior nmero de tpicos dentro de um vasto repertrio de contedos de mais de 300 anos de Histria, seja pelas opes metodolgicas de implementao em sala de aula, a Fsica escolar tem sido pensada numa perspectiva eminentemente interna aos seus interesses e necessidades. verdade que, ao produzir um currculo escolar, sempre ser necessrio fazer escolhas em relao ao que mais importante ou fundamental, estabelecendo para isso referncias apropriadas. Isso indica que toda proposta curricular reetir um projeto de ensino e formao, e dever ser avaliada em termos dos acertos e dos erros de sua real implementao. De certa forma, a sinalizao iniciada com a Lei de Diretrizes e Bases de 1996 e orientada pelos Parmetros Curriculares explcita quanto direo desejada. Mesmo de maneira ainda irregular e parcial, essa sinalizao vem sendo percebida pelos professores. O ensino de Fsica vem deixando de se concentrar na simples memorizao de frmulas ou repetio automatizada de procedimentos, em situaes articiais ou extremamente abstratas. Existe hoje entre os educadores a conscincia de que preciso dar um signicado ao que ensinado nas aulas de Fsica, explicitando seu sentido j no momento do aprendizado, na prpria escola mdia. Ao mesmo tempo em que essa conscincia aora frente a tantas solicitaes, dimenses e recomendaes a serem simultaneamente contempladas, os professores tm se sentido perdidos, sem os instrumentos necessrios para as novas tarefas, sem orientaes mais concretas em relao ao que fazer. Como modicar a forma de trabalhar sem comprometer uma construo slida do conhecimento em Fsica? At que ponto se deve desenvolver o formalismo da Fsica? Como transformar o antigo currculo? Que tipo de laboratrio faz sentido? Quais temas devem ser privilegiados? possvel abrir mo do tratamento de alguns tpicos como, por exemplo, a Cinemtica? E na Astronomia, o que tratar? necessrio introduzir a Fsica Moderna? O grande problema que respostas objetivas e gerais a todas essas perguntas no podem ser apresentadas porque talvez inexistam. Para a implementao dessas novas orientaes, ou seja, para sua traduo em prticas escolares concretas, no existem frmulas prontas. Esse processo depende, ao contrrio, de um movimento contnuo de reexo, investigao e atuao, necessariamente permeado de dilogo constante. Depende de um movimento permanente, com idas e vindas, por meio do qual possam ser identificadas as vrias dimenses das questes a serem enfrentadas, um movimento a ser constantemente realimentado pelos resultados das aes realizadas. E para isso ser indispensvel estabelecer espaos coletivos de discusso. Essas discusses devero versar sobre os desafios e sobre formas de superao, sobre os diferentes entendimentos e sobre as experincias vivenciadas a partir dessas novas propostas, incluindo-se possveis interpretaes, implicaes, desdobramentos, assim como tambm recursos, estratgias e meios necessrios a sua instaurao e seu desenvolvimento. nesse sentido que encaminhamos essa discusso, com a advertncia explcita de que no ser possvel apresentar solues para todos os problemas e todas as inquietaes. Tratase, ao contrrio, de trazer elementos que possam subsidiar os professores em suas escolhas e prticas, contribuindo, assim, para o processo de discusso. Para isso, buscou-se aprofundar e, sobretudo, concretizar melhor, tanto habilidades e competncias como conhecimentos, atitudes e valores que a escola deveria ter por meta ao promover o Ensino Mdio.O que ensinar?A seleo de contedos a serem trabalhados no Nvel Mdio, embora possa ser variada, deve ter como objetivo a busca de uma formao que habilite os estudantes a traduzir sicamente o mundo moderno, seus desaos e as possibilidades que o intelecto humano oferece para representar esse mundo. Para tanto so necessrios conhecimentos em Fsica, pois competncias e habilidades somente podem ser desenvolvidas em torno de assuntos e problemas concretos, que exigem aprendizagem de leis, conceitos e princpios construdos por meio de um processo cuidadoso de identicao das relaes internas do conhecimento cientco.Entretanto, no intervalo de tempo destinado, dentro da educao mdia, ao ensino de Fsica e s competncias e habilidades correlatas, ca impossvel tratar de todos os tpicos da Fsica; ser necessrio fazer escolhas que dependem da realidade escolar, e estabelecer os critrios que levem em conta os processos e fenmenos fsicos de maior relevncia no mundo contemporneo. Tambm preciso garantir o estudo de diferentes campos de fenmenos e diferentes formas de abordagem, privilegiando a construo de um olhar investigativo sobre o mundo real.Diferentes campos de fenmenos so tratados nas reas tradicionais da Fsica, como Mecnica, Termodinmica, ptica, Eletromagnetismo e Fsica Moderna. Essa diviso reete uma unidade conceitual historicamente construda pela Cincia e tambm est em sintonia com a cultura dos professores de Fsica atuantes no ensino. No entanto, preciso admitir a ampliao dos objetivos educacionais, no sentido de uma aprendizagem mais signicativa. A ampliao pode ser feita em trs novos sentidos, a saber: I. na perspectiva de sua construo histrica, e no apenas de sua explorao conceitual ou meramente formulstica, pois amplia o valor e o sentido dos contedos em sala de aula; II. nas conexes que se estabelecem da Fsica com as necessidades e os desaos da sociedade moderna, pois despertam o interesse e a motivao do aprendiz; III. na tomada dos fenmenos fsicos como desaos, pois estimulam a imaginao a se superar, gerando o prazer de aprender e o gosto pela Cincia.Vale ainda destacar duas dimenses importantes do conhecimento fsico, que, embora tratadas no ensino atual, o so de forma pouco proveitosa para a formao dos estudantes, a saber: a matematizao e a experimentao. Essas duas dimenses destacam-se por estarem ligadas ao prprio nascimento da cincia moderna no sculo XVII. Numa tradio iniciada ainda na Idade Antiga, com Pitgoras, Plato e Aristteles, prosseguindo pela Idade Mdia com Roger Bacon e consolidada no Renascimento, a cincia criou uma nova forma de representar o mundo, fazendo uso da experimentao controlada e da linguagem matemtica. Galileu tem sido considerado um sistematizador no uso de montagens experimentais para testar hipteses e do uso da linguagem matemtica, como a da Geometria, para representar regularidades no comportamento da natureza fsica. Essas duas caractersticas no fazer cientfico so parte importante da diferena entre o conhecimento produzido por esta e outras formas de conhecer o mundo. Por equvocos pedaggicos, a Matemtica tem sido considerada um dos principais viles no ensino e na aprendizagem da Fsica. Para os estudantes, ela rene o pior de dois mundos: as diculdades nas operaes matemticas e na interpretao de fenmenos naturais. Alis, o exerccio puro e simples dos instrumentos matemticos, como funes algbricas, equaes e recursos geomtricos, no garante o domnio das competncias necessrias para tratar matematicamente o mundo fsico; os alunos devem ser capazes de interpretar fenmenos fsicos antes de pretender express-los fazendo uso das estruturas oferecidas pela Matemtica. Por exemplo, ao escrever que um corpo em lanamento oblquo descreve uma parbola, esta curva matemtica empresta sua forma para estruturar uma compreenso sobre o mundo. O mesmo acontece, por exemplo, no uso da funo senoidal para representar as ondulaes sonoras e as ondas eletromagnticas. A experimentao, por sua vez, tem sido identicada apenas com as prticas laboratoriais e tem servido de pano de fundo para o exerccio do suposto mtodo cientco. No se deve descuidar da introduo do domnio emprico nas aulas de Fsica, mas isso pode ser feito de diversas maneiras, como no uso de pequenos objetos e equipamentos simples do cotidiano, como cata-ventos, seringas de injeo, molas, alto-falantes e controles remotos, que podem servir para demonstrar determinados fenmenos sobre os quais se deseja iniciar uma discusso. O uso de lmes comerciais e didticos, envolvendo fenmenos naturais, tecnologias e montagens experimentais, tambm permite introduzir na sala de aula a dimenso emprica. A prpria vivncia dos estudantes, como participantes de um mundo rico em fenmenos percebidos e objetos manipulveis, pode servir de contedo emprico a ser tratado no ensino e na aprendizagem da Fsica. Entende-se dessa maneira que a experimentao engloba muito mais do que as prticas laboratoriais, sendo esta ltima apenas uma entre vrias prticas internas do fazer do fsico.Com o compromisso de resguardar algumas tradies no ensino da Fsica mas de tambm inovar, buscando a mudana sem perder de vista o j consagrado, apresentamos os conjuntos de temas e contedos que sero desenvolvidos no currculo de Fsica no Ensino Mdio. A Mecnica pode corresponder s competncias que possibilitam, por exemplo, analisar movimentos de coisas que observamos, identicando suas causas, sejam carros, avies, foguetes ou mesmo movimentos das guas de um rio ou dos ventos, sejam sistemas nos quais os movimentos dependem da ampliao de foras, como as ferramentas e os utenslios. Tambm podem compor esse espao a anlise de sistemas que requerem ausncia de movimento, ou seja, o equilbrio, como o de uma estante de livros, de uma escada de apoio ou de um malabarista.A Mecnica deve propiciar a compreenso de leis de regularidades, expressas nos princpios de conservao, como os das quantidades de movimento e da energia, e tambm dar elementos para que os estudantes tomem conscincia da evoluo tecnolgica relacionada s formas de transporte ou do aumento da capacidade produtiva do ser humano. Essa viso da Mecnica pode ser compreendida como o estudo do tema Movimentos: variaes e conservaes.O estudo dos movimentos de objetos na superfcie da Terra, seja dos movimentos balsticos, dos satlites articiais, da Lua em torno da Terra ou dos planetas em torno do Sol, tradicionalmente apresentados como exemplos de movimentos circulares ou de foras centrais, pode ser organizado em um contexto mais abrangente das interaes gravitacionais. Nesta abordagem, ser preciso desenvolver competncias para lidar com as leis de conservao (do momento angular) e de elementos indispensveis para uma compreenso da cosmologia, permitindo ao estudante reetir sobre a presena humana no tempo e no espao universal, adquirindo uma compreenso atualizada das hipteses, modelos e formas de investigao da origem e da evoluo do Universo. Assim, Universo, Terra e vida passam a constituir um segundo tema.Identicar fenmenos, fontes e sistemas que envolvem a troca de calor no cotidiano, assim como as medidas do calor, se constitui numa forma de entender o comportamento da matria com as variaes de temperatura. Os diferentes processos de trocas de calor (conduo, conveco e irradiao) e seus respectivos modelos explicativos permitem ao estudante entender a natureza do calor e suas formas de manifestao. Reconhecer o processo histrico de unicao entre calor e trabalho mecnico e o princpio de conservao da energia amplia a discusso, feita no primeiro ano, da compreenso do calor como forma de trocar energia, e habilita o tratamento dos ciclos trmicos em fenmenos atmosfricos. Finalmente, as mquinas trmicas tornam-se objeto para entender o uso da cincia e da tecnologia na ampliao das atividades produtivas, no aumento do conforto cotidiano e nos riscos ambientais. Assim, Calor, ambiente e usos de energia passam a constituir um terceiro tema.O estudo tradicional das ondas mecnicas e eletromagnticas ganha novo sentido quando relacionado ao contexto da msica e da comunicao. Pode-se tratar com o conceito de onda sonora as formas de vibrao dos materiais na construo de instrumentos musicais, o funcionamento do ouvido humano e a diferenciao entre rudos e sons signicativos ou expressivos. Ao lado disso, as ondas eletromagnticas so ferramentas intelectuais importantes para o entendimento dos modernos sistemas de comunicao, como as emisses de rdio, as telefonias xa e mvel e a propagao de informaes atravs de cabos pticos. As cores so objetos da arte e da cincia, na medida em que podem ser entendidas nos dois sistemas de conhecimento. Apreci-las na arte e na Fsica depende de entender sua natureza, sua relao com a luz, com o meio e com a percepo do olho humano. Finalmente, a produo e o tratamento de imagens so alguns dos principais temas da atualidade. Desde as cmeras analgicas at as modernas imagens digitais em equipamentos eletrnicos, h um grande numero de tpicos passveis de serem tratados pela Fsica. Assim, Som, imagem e comunicao passam a constituir um quarto tema.Os fenmenos eltricos e magnticos encontram-se presentes no cotidiano de todos, em uma innidade de equipamentos e aparelhos cujo funcionamento depende de correntes eltricas. Lmpadas, eletrodomsticos, aparelhos de som, celulares, assim como os complexos sistemas de gerao e distribuio de energia eltrica so possveis em virtude dos campos eletromagnticos no interior dos materiais condutores e isolantes. Assim, Equipamentos eltricos passam a constituir um quinto tema.Matria e radiao so o sexto e ltimo tema, que visa a aproximar os estudantes do Ensino Mdio dos desenvolvimentos recentes da Fsica. Nesse tema, ser tratada a organizao microscpica da matria e sua relao com as propriedades macroscpicas conhecidas, a exemplo das condutividades trmica e eltrica A radiao e as formas de emiti-la e absorv-la so responsveis por parte importante das tecnologias modernas e seus benefcios, como em certas lmpadas e equipamentos de tratamento e diagnstico mdico e com os perigos de que preciso ter conscincia.As partculas elementares permitem questionar a elementaridade do tomo e a necessidade de rever o sonho, perseguido desde antes da Antiguidade grega, de encontrar o bloco fundamental da matria. Os componentes eletrnicos de processamento e armazenamento da informao so outros assuntos propcios a um tratamento fsico neste bloco.A proposta de temas e sua distribuio ao longo dos trs anos do Ensino Mdio mostrada na tabela seguinte.