A articulação entre as diferentes áreas do conhecimento é uma das metas para o ensino médio, conforme está proposto nos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCN+), e a integração entre os conhecimentos se constitui um fato determinante para representar uma necessidade para serem adquiridas as competências gerais estabelecidas para o ensino médio.
A introdução de uma unidade, ou capítulo, de um livro didático é um espaço propício para se fazer integrações entre as várias áreas, dando uma visão geral dos conteúdos e de suas relações com outras áreas do conhecimento, embora essas integrações não devam se limitar apenas a introdução.
Basicamente, em todos os livros, exceto F5, vamos encontrar o capítulo sobre Termodinâmica fazendo parte de uma unidade maior chamada de Termologia, geralmente abordada no final dessa unidade.
Apresentamos a seguir, uma descrição de como encontramos a introdução do capítulo sobre Termodinâmica em cada livro analisado.
No livro F1 vê-se uma referência ao homem primitivo no momento em que descobriu o fogo e de como buscou formas para mantê-lo. Através desse tema, faz uma abordagem sobre a conservação da energia e a sua transformação (energia mecânica e a energia que transita entre corpos de diferentes temperaturas e vice- versa), a partir de exemplos simples como o de um objeto que é lançado para percorrer certa distância até atingir o repouso e, por efeito do atrito, converte energia cinética em energia térmica. Ou uma panela de pressão, cujo vapor d’água aquecido no seu interior, faz movimentar a válvula de segurança. Lembra os cientistas Carnot, Mayer, Clausius e Joule como importantes no estudo do calor, entre os séculos XVIII e XIX. E ao final, conclui com a importância da Termodinâmica nos dias atuais, presente nas mais variadas áreas como a engenharia, a química e a biologia.
Em F2 encontramos o capítulo referente à Termodinâmica introduzido de modo simples, em um pequeno texto (metade da página) informando o objeto de estudo desse ramo da Física. Faz referência a experiência de Joule (equivalente mecânico para o calor). Descreve a espontaneidade na transformação da energia mecânica em energia térmica, e do quanto foi importante para a sociedade, o aperfeiçoamentoda conversão de calor em energia mecânica, favorecendo o seu
desenvolvimento. Conclui informando os diferentes modos de se produzir calor (queima de combustíveis, fissão nuclear) para a realização de trabalho mecânico, e esboça um esquema simples (Figura 12) exemplificando o funcionamento de uma máquina térmica.
Figura 12 - Figura referente ao livro F2, página 65, ano 2005.
O livro F3 possui uma unidade chamada Gases e Termodinâmica,dedicando dois capítulos, um para cada Lei da Termodinâmica (1ª e 2ª). O capítulo inicia com uma pergunta: por que o desodorante aerossol parece frio em contato com a pele? Inicialmente explica a conservação da energia através de uma imagem de pessoas andando de bicicleta, e de comoformas de energia são convertidas uma em outra a partir dos movimentos da bicicleta, do seu contato com o soloedo atrito dos pneus com o chão. Em seguida apresenta um texto, de uma publicação da revista (Selecciones Del Reader’s), sobre o mecanismo de funcionamento dos aerossóis, desde a sua invenção, material de que é feito e a composição dos gases (refere-se à substituição do CFC por outros gases) utilizados para produzir o efeito desejado. Fica claro que no texto apresentado não há nenhuma reflexão ou ligação do mesmo com a pergunta inicial. Essa é uma perspectiva encontrada comumente em livros didáticos e por mais que os documentos legais enfatizem a importância da contextualização ou da abordagem de unidades temáticas, este livro não apresenta
aspectos relevantes na introdução para contemplar o que solicita os documentos. Outra questão interessante é o fato de como é abordada a introdução para o conteúdo de gases, pois por mais que esse conteúdo seja abordado tanto em livros de química quanto de física, neste livro não há nenhuma menção quanto às trocas energéticas que ocorrem em uma reação que envolve gases. Isto acontece também nos livros F1 e F2.
Em F4 uma locomotiva tipo maria-fumaça que se destaca na página de abertura é usada como exemplo para abordagem do termo “energia” e suas várias formas de apresentação, para em seguida conceituar a termodinâmica como ramo da física que estuda as relações existentes entre energia mecânica e a energia térmica. Exemplifica a conversão da energia cinética em energia que transita quando ocorre o disparo de um projétil contra um bloco de madeira, bem como mostra como o vapor de água é produzido para movimentar turbinas a partir da fissão nuclear (usinas nucleares), para gerar energia elétrica, alertando para os riscos elevados desse tipo de usina. Um aspecto interessante que poderia ser abordado para relacionar a termodinâmica que permeia a química e a física nessa introdução é a transformação energética decorrente da reação de combustão na Maria-fumaça, já que o livro apresenta uma figura com uma locomotiva (Figura 13).
No livro F5, no seu volume 1, dentro da unidade “O mundo da energia”, que é na verdade um grande eixo temático dividido em cinco capítulos, onde encontra-se o conceito de energia ao longo da história, as suas diferentes formas, os recursos energéticos (sol, água, combustíveis fósseis, nuclear), as fontes naturais, renováveis e não-renováveis, bem como os impactos sobre a sociedade e o meio ambiente causados pelo uso da energia. Também são discutidos os conceitos de energia, a energia mecânica e a energia térmica, as trocas energéticas na forma de trabalho e calor, a eletricidade (geração e usos), pilhas e baterias, distribuição de energia, entre outros. E no volume 3, no capitulo referente ao estudo do calor e termodinâmica, retoma o conceito de calor e sua importância histórica.
F6 traz uma diferenciação positiva em relação a F1, F2, F3 e F4, porque ao
invés de abordar a sequência Termologia, Óptica e Ondas, expõe os conteúdos em Ondas, Óptica e Termodinâmica, não se utilizando dos termos termologia, calorimetria, termometria, termos que são contestados por Pádua (2009), por se tratarem de subáreas bem específicas da Termodinâmica. Assim, ao longo de seis capítulos, o autor introduz a Termodinâmica, situando-a entre as diferentes áreas da Física, avançando em cada capítulo, mostrando aspectos históricos, evolução conceitual e integração com outras ciências. Nos dois últimos capítulos são
abordadas as Leis da Termodinâmica. Nestes dois capítulos introduz a máquina a vapor de Thomas Sarery, em 1698, relatando que, no seu caso, a técnica veio antes da ciência, pois se construiu a máquina a vapor sem o entendimento do conceito de energia e tampouco as leis fundamentais haviam sido propostas, informando que o movimento da Revolução Industrial, impôs esse avanço científico, levando ao aperfeiçoamento da máquina a vapor.
Observa-se apenas em F1, embora, de forma muito tímida, um esboço histórico do surgimento da Termodinâmica e de sua presença em outras áreas além da física, como a química, a biologia e a engenharia (algumas linhas somente). Este é um ponto importante, e que poderia ser mais explorado na obra, pois faz essa integração com outras áreas do conhecimento.
Essa integração das áreas de conhecimento, ou seja, a interdisciplinaridade faz parte dos componentes curriculares do ensino médio, conforme as próprias orientações dos documentos legais que estabelece: “integração e articulação dos conhecimentos em processo permanente de interdisciplinaridade e contextualização” (OCEM, 2006, p. 9). Gorri e Santin Filho (2009) expressam este aspecto da seguinte forma:
“A interdisciplinaridade surge então como atividade integradora dos conhecimentos e também pode servir como incentivadora no aprofundamento dos estudos, até pelo caráter lúdico que possa vir a apresentar, se for revestida de atividades que desloquem o aluno da prática usual de estudo e o coloque diante de situações ou de materiais didáticos com os quais ele não está habituado a lidar” (GORRI e SANTIN FILHO, 2009, p.184).
Os livros didáticos de maneira geral, não integram os conhecimentos de modo mais efetivo que possa ser configurado como uma obra com características interdisciplinar. Essa visão mais integrada é observada em F5 e F6, principalmente pela disposição com que os conteúdos foram colocados.
O livro F4 usa a imagem da locomotiva maria-fumaça, mas se detém apenas às informações da legenda da imagem, sem nenhuma referência no texto sobre a sua significação para a Termodinâmica. Os livros F2 e F3 são mais diretos na abordagem do conteúdo, detendo-se mais a definição de Termodinâmica. Porém, como se trata de uma introdução para a abordagem da Termodinâmica, talvez fosse interessante apresentar algum tipo de figura em que tentasse mostrar efeitos físicos e químicos, e em especial para a química, poderia apresentar uma reação que acontece com a expansão de gases.
8.2 CATEGORIA 2 – CONTEXTUALIZAÇÃO DO CONTEÚDO
As Orientações Curriculares para o Ensino Médio (OCEM) apontam a contextualização nos seguintes termos:
“A contextualização como recurso didático serve para problematizar a realidade vivida pelo aluno, extraí-la do seu contexto e projetá-la para a análise. Ou seja, consiste em elaborar uma representação do mundo para melhor compreendê-lo. Essa é uma competência crítico-
analítica e não se reduz à mera utilização pragmática do
conhecimento científico” (OCEM, 2006, p. 51).
Especificamente, para a “Física Térmica”, o mesmo documento orienta que ela “pode ser estruturada a partir dos princípios da termodinâmica, associada às máquinas térmicas e a aspectos econômicos e sociais, no contexto da Revolução Industrial.” (OCEM, 2006, p. 56). O que se vê na maior parte das obras em questão é a pouca importância para essa realidade, enfatizando muito mais os cálculos e as aplicações de fórmulas na resolução de exercícios. Este é um aspecto comum encontrado ainda na maioria dos livros didáticos de química e física divulgados no Brasil, onde há ênfase a aspectos procedimentais, de caráter mecânico e algorítmico, do que dos aspectos conceituais.
Pádua (2009) contextualizando a Termodinâmica com a Revolução Industrial afirma que:
“ela mudou a fisionomia do mundo. Com ela, o sistema doméstico de produção primeiramente passou por uma fase intermediária denominada de indústria de manufatura e, depois, transformou-se na sistemática das grandes fábricas. O sistema industrial altamente produtivo e competitivo tornou-se a pedra angular do mundo moderno. Em particular, não pactuamos e nem concordamos com este sistema” (PÁDUA, 2009, p. 22-23).
Dos seis livros didáticos de física analisados, em quatro deles não foi verificada a presença desse contexto tão marcante para o estudo da Termodinâmica como foi a Revolução Industrial, que permite discutir mudanças ocorridas na sociedade, o uso e o abuso da mão-de-obra para assegurar o consumo de uma classe detentora do poder aquisitivo, ávida para consumir os novos produtos. F5 e F6 mencionam a Revolução Industrial como um grande movimento onde um não existiria sem o outro.
O enfoque CTS é disfarçado através de textos de aplicabilidade científica, situações do cotidiano, citações de revistas e artigos de internet, sem discussão
reflexiva, isolados em caixas de texto, muitas vezes. Santos (2003) enfatiza que enfoque CTS está vinculado à educação científica do cidadão e que numa abordagem mais específica, para este autor, é preparar o indivíduo para participar ativamente na sociedade democrática o que o desvincula de apenas ler um texto informativo em um determinado livro didático.
Apresentamos a seguir a análise dos livros sobre a categoria 2.
Em F1 não se observa ao longo do capítulo nenhum elemento que leve ao estabelecimento de pontes entre o conteúdo e a realidade do aluno, seja do seu cotidiano ou de aspectos econômico-sociais. Uma caixa de texto com o título “Para saber mais”, sugere dois sites de revistas para serem consultados (Revista Brasileira de Ensino de Física e a revista Física na Escola), com indicações de artigos sobre a história da Termodinâmica contidos nessas revistas (Figura 14), ou seja, se remete aos artigos, mas não os traz para discussão dentro da obra.
Outra caixa de texto que esquematiza o funcionamento de um veículo automotivo, e ao final do capítulo apresenta um texto sobre Entropia chamado “O preço da ordem”, extraído de uma revista de circulação nacional (Ciência Hoje online), que trata do caos na organização/desorganização dos grandes centros urbanos, propondo algumas perguntas sobre o texto.
Não há, portanto relações estabelecidas entre essas caixas de texto e o conteúdo do capítulo.
Quanto ao livro F2, podemos dizer que a contextualização é praticamente inexistente, pois citar o cotidiano ou mostrar uma aplicabilidade tecnológica não é contextualizar. Segundo Wartha e Faljoni-Alário (2005), contextualização é:
“Construir significados e significados não são neutros, incorporam valores porque explicitam o cotidiano, constroem compreensão de problemas do entorno social e cultural, ou facilitam viver o processo da descoberta. Buscar o significado do conhecimento a partir de contextos do mundo ou da sociedade em geral é levar o aluno a compreender a relevância e aplicar o conhecimento para entender os fatos, tendências, fenômenos, processos que o cercam” (WARTHA e FALJONI-ALÁRIO, 2005, p. 43)
Não fosse pela presença de duas caixas de texto ao final do capítulo, diríamos que este livro, em relação ao capítulo de Termodinâmica, é totalmente isento de contextualização. A primeira delas, com o tema “Aplicação Tecnológica”, que explica o funcionamento do refrigerador doméstico e a segunda, “O que diz a mídia!”, trazendo uma matéria jornalística sobre pesquisas no Brasil para desenvolver carro movido a hidrogênio (O Estado de S. Paulo, 15/07/1999), não se observando esse enredamento dos conteúdos com os seus significados. Os dois textos, portanto, são meramente informativos. Interessante perceber também que o livro usa em seu título o termo “Ciência e Tecnologia”.
Assim como F1 e F2 o livro F3 apresenta aspectos comuns quanto ao uso de caixas de texto para destacar aspectos referentes ao que seria contextualização do conteúdo. Em todos esses livros ao mesmo tempo em que se destaca (pelo uso de caixas de texto), também se isola essas informações daquilo que está sendo abordado ao longo do capítulo, podendo ser retirados sem prejuízo da sequência dos assuntos. Exatamente como explicita Wartha e Faljoni-Alário (2005), necessitariam incorporar valores e envolvê-los em questões sócio-culturais. Ainda em F3, com o título “Para saber mais”, as caixas de texto trazem assuntos como funcionamento de motores de explosão, diferenças entre motores automotivos 1.0, 1.4, 1.6 e 2.0, bem como entre motores de 8 e 16 válvulas, umidificadores e bombas de calor. Em sua maioria, esses elementos são apresentados em caráter informativo e voltados para a aplicabilidade do fenômeno. É comum ver os termos como: “Tecnologia”, “Sociedade”, sendo atribuídos de maneira ingênua em textos dessa natureza (Figura 15).
Figura 15 - Caixa de texto referente ao livro F3, página 194, ano 2010.
A maneira como a obra F4 está configurada, se assemelha as demais, pois se utiliza de caixas de texto para mostrar informações biográficas, aplicações da lei, fotos de cientistas e de máquinas térmicas. Ao final do capítulo vamos encontrar uma caixa de texto “Leitura”, onde se discute a Energia Nuclear, inferindo se ela é realmente a energia do futuro. O texto foi extraído da Revista Galileu (n. 215, p.1-6, jun. 2009) e se refere ao programa nuclear brasileiro, a questões sociais e ambientais. E propõe para discussão, cinco questões interpretativas sobre o texto, mas que em nenhum momento fica clara a contextualização do conteúdo de Termodinâmica.
Em F5 observa-se ao longo dos capítulos da unidade “O mundo da energia”, seções chamadas de “conexão”, “veja mais” e “faça parte” que traz para discussão questões relativas ao cotidiano, como por exemplo, o ar no interior do pneu, questões socioambientais como o efeito estufa, o aquecimento global, o petróleo no pré-sal; e também questões tecnológicas como o funcionamento de usinas e
motores automotivos, refrigeradores e aquecedores. É relevante destacar, mais uma vez, que esta obra é peculiar em relação às outras obras analisadas neste trabalho, pois no volume 1 onde está inserido o capítulo “máquinas e processos térmicos”, temos uma abordagem ampla sobre energia em seu contexto histórico, ambiental (sustentabilidade, efeito estufa, aquecimento global, informatização e economia energética), social (a crise energética, os recursos renováveis, petróleo) e fontes alternativas de energia.
Em F6percebemos que o autor não utiliza caixas de texto para apresentar o que seria fatos do cotidiano, ou aplicabilidade científica. Em cada um dos seis capítulos, há uma seção chamada “Conhecendo um pouco mais...” onde insere questões de ordem filosófica, social, aplicabilidade científica, evolução de conceitos científicos. Ressaltamos como importância nessa obra, um texto sobre máquinas térmicas da natureza, em que é feita uma abordagem sobre o corpo humano e de como se dá o metabolismo, mostrando o papel da alimentação no funcionamento do corpo (máquina térmica), inserindo dados sobre eficiência energética, potência consumida. Apresentando o trabalho pioneiro sobre o metabolismo humano, pelo médico italiano SantorioSantorio (1561-1636) (Figura 16), fazendo uma conexão com a química e a biologia.
As obras F1, F2, F3 e F4 estão muito aquém do que propõe os documentos legais em termos dos conteúdos a serem abordados dentro de uma proposta contextualizada. Além dos aspectos da contextualização, não são encontrados elementos que relacionem a Física com outras ciências, como por exemplo, a Química.Caixas de textos, pequenas reportagens de revistas e de sites da internet, ou a simples aplicabilidade científica, inseridas ao longo do capítulo, não configuram que os conceitos estão sendo abordados de maneira contextualizada.
Figura 16 - Imagem referente ao livro F6, p. 417, ano 2010.
Entretanto, essas obras foram aprovadas pelo PNLD 2012, que levam em conta o que está posto nos documentos legais. A proposta é que os elementos de contextualização sejam promotores de discussão, reflexão, problematização da realidade em que o aluno está inserido, conduzindo-o ao desenvolvimento do seu senso crítico, e não apenas inserir informações apenas para dar a impressão que se encontra dentro do que propõe os documentos legais. Os textos não se correlacionam com os conteúdos e, na maioria das vezes, são mais informativos e voltados para aplicabilidade da lei.
Em F5e F6, esse contexto é inserido dentro dos conteúdos, e trabalhado ao longo dos capítulos, abordando essas questões de maneira mais ampla, não se limitando apenas ao capítulo específico dosconteúdosdas Leis da Termodinâmica.