A temática ambiental nos livros didáticos de física do Ensino Médio Taísa de Oliveira Vieira e Maylta dos Anjos

A TEMÁTICA AMBIENTAL NOS LIVROS DIDÁTICOS DE FÍSICA DO ENSINO MÉDIO

Taísa de Oliveira Vieira Maylta dos Anjos

INTRODUÇÃO

A compreensão ambiental constitui-se numa importantíssima etapa para que a sociedade veja essa questão como eminentemente interdisciplinar, política e de crítica ao modelo de produção atual e, a partir daí percorra um caminho de propostas mais sustentáveis e transformadoras. Pois, a ideia de desenvolvimento não deverá estar associada apenas aos valores econômicos, mas também aos valores sociais, políticos, culturais e ambientais. Atendo-se aos atuais debates relacionados ao meio ambiente percebemos que precisamos atuar de forma atuante e política sobre a natureza, porque só assim conseguiremos garantir às gerações futuras as vertentes essenciais (água, solo, ar limpo, biodiversidade etc, bem como elementos sociais que garantam a qualidade de vida) para a prolongação da vida humana neste planeta. Um dos caminhos para compreensão da relevância que o meio ambiente possuiu para o avanço da humanidade é o conhecimento. Tendo como um dos aportes de transformação a informação, acredito que os cidadãos terão condições de influir em situações complexas que envolvem as atuais questões ambientais que põem em risco o futuro da Terra, como aquecimento global, mudanças climáticas, uso indevido dos recursos naturais, aumento no nível do mar, buraco na camada de ozônio, profunda desigualdade social, entre outros. A Física, por ser uma ciência natural, deve abordar temas ambientais que se encaixam em seu campo de estudo, e com isso contribuir para um meio social formado por cidadãos conscientes de suas responsabilidades, de seus direitos e deveres para com a preservação e para a justiça socioambiental. Segundo o PCN (BRASIL, 1999, p. 237) é necessário reconhecer a Física como construção

humana, suas relações com o contexto cultural, social, político e econômico; e fazer com que todos sejam capazes de participar em relação às situações sociais que envolvem aspectos físicos e/ou tecnológicos. Ao considerarem a necessidade da abordagem de assuntos ambientais como forma de prevenção a prováveis desastres, Santos e Barros (2011, p. 2) destacam que:

A educação ambiental como um instrumento para orientação das populações deve induzir ações preventivas quando ocorrem eventos climáticos que possam ameaçar suas vidas. Numa analogia à campanha contra o fumo, o ensino dessas questões ambientais aos alunos da educação básica propiciaria os vetores necessários para a mudança da atitude das populações com o meio ambiente.

Atualmente, se vivencia uma crise de abastecimento de água, afetando a vida social, econômica e política da mais importante cidade do país. Os sistemas de abastecimento de água vêm batendo recordes de quedas no nível de água, atingindo valores nunca antes registrados, valores de capacidade menores que 9%. Estudiosos apontam várias causas para essa atual situação como uso inconsciente da água, ocupação ilegal de regiões importantes para a conservação da água, desmatamento de florestas e falta de infraestrutura que atendam às necessidades dos sistemas de abastecimento. Vemos aqui uma questão que se liga ao conhecimento, às políticas públicas, ao crescimento desordenado das cidades e ao descaso à moradia. Diante dessa situação, a reflexão crítica acerca da educação ambiental é vital, e a escola ainda é um ambiente para que essas discussões aconteçam, porque além de atuar na formação explícita dos sujeitos sociais, é campo onde o coletivo se encontra e os debates e diálogos são mais experimentados. A Política Nacional de Educação Ambiental, art. 2, I,II, III, IV, V e VI, prevê que todos têm o direito à educação ambiental, incumbindo à essa democratização, os poderes públicos, às instituições educativas, aos órgãos integrantes do Sistema Nacional de Meio Ambiente (Sisnama), aos meios de comunicação de massa, às empresas, entidades de classe, instituições públicas, privadas e à sociedade como um todo. Diante desse contexto surge a discussão sobre a importância de aulas com enfoque CTSA (Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente). Segundo HOFSTEIN, AIKENHEAD e RIQUARTS (1988: 358), citado por Santos e Mortimer (2002, p.3), CTSA é caracterizado como o ensino do conteúdo de ciências no contexto autêntico do seu meio tecnológico e social, no qual os estudantes

integram o conhecimento científico com a tecnologia e o mundo social de suas experiências do dia-a-dia. É de conhecimento que aulas com enfoque CTSA ainda não são muito empregadas na sala de aula, apesar de seus benefícios para o aluno, Aikenhead (1998) afirma que a introdução de aulas com abordagem CTSA aumentam a literatura científica, promovem seu interesse pela Ciência e melhoram o espírito crítico, o pensamento lógico e a tomada de decisão. Acredita-se que uma das dificuldades de uma abordagem CTSA nas aulas de Ciência esteja relacionada a um complexo de situações que tem imbricado todos os corpos escolares e a gestão pública. Nesse ínterim Fontes e Cardoso (2006) salientam, especificando uma categoria que:

...a formação de professores nem sempre tem acompanhado as novas exigências da educação científica, nomeadamente na contextualização da Ciência na abordagem CTS, de modo a que os professores possam transformar as aulas de ciências em contextos diversificados, agradáveis e motivadores da aprendizagem da Ciência (p. 16).

O livro didático visto pela ótica da formação educacional e pela ótica da formação dos sujeitos sociais é instrumento fundamental para o processo de ensino-aprendizagem, é por meio dele que o professor organiza, desenvolve e avalia seu trabalho pedagógico de sala de aula. Muito embora, a situação de trabalho para muitos docentes seja de precarização, resvalando para a análise do uso do livro didático, há a necessidade de reavaliar e observar como vem sendo constituído o seu uso nas diferentes disciplinas lecionadas no processo de formação do ensino médio. Tendo tamanha importância na educação básica espera-se que os livros didáticos atendam às necessidades dos professores e dos alunos, tratando de temas relevantes para a formação cidadão, incluindo a temática ambiental. Santos e Barros (2010) afirmam que:

...os livros didáticos deveriam ser planejados em consonância com as questões inerentes à época e ao ambiente social no qual se situam, transformando-se em um instrumento didático relevante no processo educacional que abarcam múltiplos e variados elementos sócio científicos. No contexto da sociedade contemporânea, que vivencia problemáticas ambientais significativas, há necessidade de aprimorar essa compreensão científica através dos livros didáticos – particularmente os das ciências naturais.

Enfim, a relação professora livro didático é de extrema importância para a construção do conhecimento, portanto este trabalho discute como os livros didáticos de Física estão tratando questões ambientais em seu conteúdo programático e se estão atendendo as necessidades dos docentes para elaboração de aulas com uma abordagem CTSA. A relevância desse trabalho se baseia na atual condição da sociedade face às questões ambientais. Infelizmente são frequentes os noticiários relatando situações agravantes que envolvem o meio ambiente como secas prolongadas, deslizamentos de encostas, mudanças climáticas com alterações significantes na temperatura entre outras. Portanto, o conhecimento desta temática na formação do aluno é de extrema importância, pois irá contribuir para sua formação cidadã e conscientização da responsabilidade que cada indivíduo possui dentro do seu contexto social. PCN+ (Brasil, 1999, p. 16) destacava que é necessário promover a compreensão da responsabilidade social que decorre da aquisição de conhecimento, a ponto do estudante sentir-se mobilizado para diferentes ações, seja na defesa da qualidade de vida, ou/e na qualidade das infraestruturas coletivas. Também ressalta que o ensino de Física deve ser capaz de “promover situações que contribuam para a melhoria das condições de vida da cidade onde vive ou da preservação responsável do ambiente, conhecendo estruturas abastecimento de água e eletricidade de sua comunidade e dos problemas delas decorrentes, sabendo posicionar-se, argumentar e emitir juízos de valor”. Neste contexto, Santos e Barros (2011, p. 2) afirmam:

...a educação for mal tem papel crucial na formação de cidadãos capazes de lidar com os riscos ambientais, atuando tanto no nível local quanto global. Apesar da relevância de ações escolares vinculadas ao meio ambiente – legislação educacional pertinente, disciplinas e projetos de educação ambiental, discussões em sala de aula sobre essas questões, acreditamos que elas são tímidas e raras, levando-se em conta que os problemas ambientais são de extrema importância e intensidade no Brasil, principalmente, para os que residem nos grandes centros urbanos.

Diante de tal importância social, o ensino de Física deve promover discussões a respeito de temas ambientais, sobretudo por termos na escola um lócus de discussão que é multiplicada e age no coletivo de forma a proporcionar a efetivação das mudanças. Acredita-se que aulas com ênfase CTSA são capazes de tratar essa temática, da mesma forma defendemos que esses conceitos estejam

presentes nos conteúdos programáticos dos livros didáticos, facilitando tanto o trabalho do professor como a interação do aluno com a temática ambiental.

Desenvolvimento

O presente trabalho discute a importância da abordagem ambiental nas aulas de Física, pois os atuais problemas ambientais devido a ação antrópica, vêm desencadeando mudanças e riscos para a integridade da Terra e a perpetuação da vida. Para tal foi feito uma análise de como os livros didáticos tratam desta temática e como é importante para o professor contar com esse instrumento na elaboração de aulas com enfoque CTSA para ampliar o universo acadêmico e o repertório do aluno. A literatura que trata da importância da temática ambiental no ensino de Física, e também da importância de aulas com uma abordagem CTSA, entre eles carecem de um olhar mais crítico para que se compreenda os elos que impedem a prática transformadora dela no que se refere ao consumo, produção e organização social acerca do ambiente e na intervenção desse. Landulfo (2005) propõe uma discussão sobre o diálogo que existem entre a temática ambiental e a Física. Ressaltando a responsabilidade de cada sujeito diante de questões ambientais tão relevantes para o futuro do planeta. Ao tratar dos problemas ambientais, Landulfo (2005, p.71) afirma:

...os problemas ambientais surgem da interação entre o homem e a natureza, e fazem parte da própria história da raça humana. Resultam, basicamente, de dois aspectos do desenvolvimento da civilização: a rápida expansão da população e o aumento do consumo de energia e matéria-prima por pessoa. O único aspecto novo nos dias de hoje é a escala desses problemas. A situação se agravou com o acúmulo de prejuízos herdados de outras sociedades. Portanto, a preservação do meio ambiente natural paras as futuras gerações requer que se envidem esforços enormes desde já.

Fontes e Cardoso (2006), discutem a importância de aulas de Ciências com um enfoque CTSA na educação básica. Para eles um dos obstáculos para que os alunos possuam outro olhar sobre o ensino de Ciências está na formação dos professores, muitos educadores apresentam desinteresse em aulas com ênfase CTSA.

Aulas com uma abordagem CTSA possui muita relevância na formação cidadã dos estudantes e acreditamos que o livro didático pode contribuir com o trabalho do professor. Santos e Barros (2010) enfatizam a importância do livro didático no processo de ensino-aprendizagem analisando como esses materiais didáticos fazem conexões entre o ensino de Física e os problemas ambientais contemporâneos, particularmente enfatizando o aquecimento global. Também encontramos nos trabalhos de Santos e Barros (2011) uma discussão sobre o papel da educação básica em tratar os temas ambientais que afligem a sociedade focalizando no contexto da Física do ensino médio. Segundo a pesquisa, a realidade encontrada nas aulas de Física está muito distante da atual preocupação do meio acadêmico de aproximar o currículo escolar da temática ambiental. Neste contexto, são abordas as atuais demandas sociais e culturais que envolvem o meio ambiente no ensino de Física. Salientamos, ainda, que essa temática abre ações para que a interdisciplinaridade seja vivenciada no ensino de Física, fator de extrema importância para o aprendizado. Em nossa pesquisa, iremos tratar igualmente da acuidade em promover nas aulas de Física uma reflexão sobre os atuais problemas ambientais que afligem nossa sociedade, já que julgamos de grande relevância trabalhar a educação ambiental com os alunos e promover o desenvolvimento dos educandos e o preparo para o exercício da cidadania.

Metodologia

A metodologia utilizada foi de revisão bibliográfica com análise descritiva sobre o assunto. Optamos pela mesma por considerar que há necessidades de revisar tanto os conteúdos como a forma que esses podem se entrelaçar, conectar e acrescentar o olhar, ampliando o conhecimento de forma crítica e dando mais solidez às ações que derivam dele. Sendo assim, para análise da temática ambiental nos livros didáticos de física, foi elaborado um conjunto de parâmetros que julgamos considerável para a discussão dos temas escolhidos, a saber, radiação ultravioleta solar e camada de Ozônio; El Niño, crise energética, usinas nucleares e os acidentes de Chernobyl e Goiânia; Aquecimento Global e o efeito estufa. Seguindo esses parâmetros, avaliamos uma coleção para exemplificar como o livro didático pode ser analisado segundo a perspectiva ambiental. E, assim, o professor que reconhece a importância do ensino de Física relacionado

ao contexto histórico, científico, social, tecnológico e ambiental poderá por meio desses aspectos desenvolvidos pela pesquisa escolher o livro didático que melhor se encaixe na exploração das questões relacionadas ao meio ambiente. O Programa Nacional do Livro Didático foi criado com o objetivo de avaliar através de grupos pedagógico livros de cada disciplina e aprovar aqueles que se adequavam aos parâmetros julgados importantes. As literaturas aprovadas são listadas no Guia do Livro Didático, onde se apresenta a análise do livro e sua estrutura. Através desse Guia professores do país inteiro optam pela coleção que mais se enquadra ao projeto pedagógico da instituição de ensino que ele atua. Os livros escolhidos para fazerem parte do PNLD precisam atender uma série critérios. Os que possui uma conexão com o tema dessa obra são, (PNLD, 2012):

[Indicador 1.11] Favorece o reconhecimento que todo o conhecimento mantém um diálogo permanente com outros conhecimentos, que pode ser de questionamento, de negação, de complementação, de ampliação, de iluminação de aspectos não distinguidos. (DCNEM, parágrafo 1º, artigo 8º).

[Indicador 1.12] Reconhece as disciplinas escolares como recortes das áreas de conhecimento que representam e não esgotam isoladamente a realidade dos fatos físicos e sociais devendo buscar entre si interações que permitam aos alunos a compreensão mais ampla da realidade. (DCNEM, parágrafo 3º, artigo 8º).

[Indicador 2.4] Contribuir para a apreensão das relações que se estabelecem entre os conteúdos (nas suas dimensões conceituais, procedimentais e atitudinais) de ensino-aprendizagem propostos e suas funções socioculturais.

[Indicador 2.9] Propõe discussões sobre as relações ciência, tecnologia, sociedade e ambiente possibilitando a formação de um cidadão capaz de apreciar e posicionar-se criticamente diante das contribuições e dos impactos da ciência e tecnologia sobre a vida social e individual.

Como o livro escolhido para o desenvolvimento da pesquisa está contido no PNLD, conclui-se que esse e todos os outros que igualmente estão no Guia do Livro Didático foram aprovados nos parâmetros citados acima, assim como os outros que fazem parte do critério de avaliação. Dessa forma, o trabalho irá discutir como os aspectos relacionados ao meio ambiente foram discutidos e se contribuíram de maneira significativa na formação do estudante.

A análise baseou-se na seguinte tabela:

Tabela: Parâmetros para análise dos livros

Páginas dedicadas ao tema Enfoque dado ao tema Preocupação com as questões socioambientais

Sugestões de filmes, pesquisas, experimentos, debates.

Ruim

Parágrafos Superficial

Superficial

Sem Proposta

Bom

1 ou mais

Análítico

Significativo

Com proposta

Sendo que:

Excelente

Bom

Razoável

Ruim 4 Bons

3 Bons

2 Bons

1 ou 0 Bom

A coleção didática usada para esta obra foi Física em Contextos - pessoal - social - histórico, do autor Maurício Pietrocola. Essa literatura didática foi escolhida, porque é o material usado pelos alunos do Ensino Médio do Instituto Federal do Rio de Janeiro, campus Nilópolis. Fato que é favorável para a obra já que se conhece o contexto escolar e a prática pedagógica de muitos professores. Segue abaixo uma pequena parte da avaliação que a coleção recebeu no Guia de Livros Didático, (PNLD, 2012):

Física em Contextos - Pessoal - Social - Histórico - Essa obra destacase pela forma de abordagem dos conteúdos de Física, articulando aspectos conceituais, históricos e metodológicos. Os assuntos são apresentados de forma contextualizada, em linguagem simples e dialógica, favorecendo, assim, não só a aprendizagem dos aspectos conceituais dos conteúdos de Física, mas também dos processos de constituição e evolução dos conceitos físicos e das relações entre Física e sociedade.

A análise foi feita a partir de uma leitura crítica e reflexiva dos contextos relacionados ao meio ambiente que possuem aspectos que podem ser discutidos pelo ensino de Física. Levou-se em conta se a abordagem do tema contribuía para uma conscientização na formação cidadã dos estudantes.

Para identificar o caminho que queremos percorrer na análise dos livros, descrevemos no trabalho alguns problemas ambientais que podem ser analisadas a partir dos conceitos físicos, e a atual situação do planeta diante de tais problemas, avaliando principalmente seus prejuízos para a humanidade. Os temas escolhidos para uma análise baseada nos conceitos físicos são: Raios ultravioleta solares, ozônio e vida; El Niño; O efeito estufa e o aquecimento global; Crise energética; Energia nuclear, as bombas de Hiroshima e Nagazaki, o acidente de Chernobyl e o lixo nuclear de Goiânia. As questões ambientais que estão na pauta do dia e que poderiam conduzir ricas discussões nos livros didáticos de Física, provocando um entrelaçar de conhecimentos que aquece a abordagem interdisciplinar não acontece de forma mais aprofundada e crítica. Nesse sentido, buscamos em sites e em matérias veiculadas, tanto pela mídia impressa, como pela grande imprensa, tons que esclarecem, sucintamente, o que analisamos analisar na coletânea de Física. No relatório da ONU de 11 de setembro de 2014, foi colocado que a camada de ozônio voltou a ficar mais grossa e o buraco que aparece todos os anos em cima da Antártida parou de crescer. A ONU atribui esses bons resultados ao fim do uso do gás CFC. Essa notícia divulgada em pelos diversos veículos de comunicação em rede nacional, não deve ter atingido significativamente a todos os brasileiros que receberam essa mensagem. Nem todos os telespectadores reconhecem a importância da camada de ozônio para o planeta Terra e também não compreendem o que são gases CFCs e como são capazes de destruir a camada de Ozônio. Os conceitos científicos relacionados aos raios ultravioleta solares e a camada de Ozônio são compreendidos à luz da Física. Segue uma breve explicação sobre tais questões. Sabe-se, que a luz atua tanto como onda, tanto como partícula. Assim a luz é formada por radiação eletromagnética. A luz possuiu uma faixa de radiação, conhecida como luz visível que está entre 400 nm para a luz violeta até 700 nm para a luz vermelha. Mas existem outros tipos de radiação como raio X, infravermelho, ultravioleta, gama etc.

Comportamento ondulatório da luz.

Tipos de radiação

Assim como luz, os átomos também emitem radiação eletromagnética, esse fenômeno ocorre quando os elétrons saem de níveis mais altos de energia para níveis mais baixos emitindo, assim, pulsos oscilantes de radiação eletromagnética, esses pulsos são conhecidos como fótons. A frequência de cada fóton está relacionada a diferença de energia correspondente ao salto, ou seja, a frequência de um fóton é diretamente proporcional a sua energia, assim segue que,

E ~ F

Desta forma, um fóton de um feixe de luz vermelha carrega consigo uma quantidade de energia correspondente a sua frequência. Um fóton com frequência duas vezes maior terá duas vezes mais energia. Assim, se vários átomos de um material forem excitados (situação em que o átomo perdeu uma energia adquirida por algum processo e retornou ao nível mais baixo) serão emitidos muitos fótons com frequências diferentes, e essas frequências correspondem às cores características da luz emitida por cada elemento químico. Assim concluise que cada elemento químico possui seu próprio padrão característico de níveis de energia, e para cada padrão existe uma luz específica para determinada frequência, formando assim uma espécie de digital. À essa identificação própria de cada elemento chamamos de espectro de emissão. O sol é composto por vários elementos químicos. Logo a luz solar que atinge a superfície terrestre é composta por um amplo intervalo de frequências, o que significa diferentes radiações eletromagnéticas. O espectro de emissão solar está compreendido em um intervalo de comprimentos de onda menores que 400 nm (radiação ultravioleta) até comprimentos de onda maiores que 800 nm. Cada radiação eletromagnética interage de maneira diferente com a matéria, por exemplo o raio X possui a capacidade de penetrar no ser humano diferente de uma onda de rádio. Quando essas radiações atingem a atmosfera aproximadamente 47% do total atingem a superfície terrestre. Moléculas de água e gás carbônico absorvem boa parte da radiação infravermelho e as radiações ultravioletas são absorvidas quase que completamente pela camada de ozônio. A camada de ozônio (O_3) é formada pela combinação de oxigênio atômico (O) e oxigênio molecular (O_₂). Ou seja, essa camada é na verdade um volume composto de oxigênio atômico, molecular e o ozônio constantemente formado pela combinação dos outros dois.

De tal modo quando essa camada repleta de oxigênio é atingida pela radiação eletromagnética, ocorre um fenômeno conhecido como fotodissociação, onde a molécula de oxigênio é quebrada em dois átomos de oxigênio dando continuidade ao ciclo de formação de ozônio. Essa interação entre acamada de ozônio e a radiação ultravioleta impede que esses raios atinjam a Terra. O que é importantíssimo para vida neste planeta, pois essas ondas eletromagnéticas com frequência acima de 105 ciclos/s induzem efeitos danosos às células, podendo gerar mutações mesmo que em quantidades pequenas. Cientistas descobriram no final da década de 70 início da 80, a existência de buracos na camada de ozônio com maior destaque na região da Antártida no mês de outubro e na região do Ártico nos meses de março e abril. Descobriu-se que as substâncias conhecidas como clorofluorcarbonetos (CFCs) reagiam com o ozônio destruído essas moléculas. Os CFCs eram utilizados em desodorantes, inseticidas, em fluidos refrigerantes entre outros. Com o fim do uso dessas substâncias está sendo possível alcançar bons resultados em relação ao buraco na camada de ozônio. A repetição do fenômeno El Niño em 2014 tem probabilidade de 80%40 , essa notícia foi divulgada no portal G1 no dia 26 de junho de 2014. Segundo a matéria existe grandes chances da chegada do El Niño no período de outubro a dezembro deste ano. Inclusive já existem países em alerta devido aos prejuízos que o fenômeno traz para o planeta. O fenômeno do El Niño ocorre irregularmente em intervalos 2 a 7 anos, logo a discussão sobre esse tema só é lembrada na época de ocorrer a presença de tal evento. Landulfo (2005, p. 89) descreve o fenômeno do El Niño como sendo:

... o movimento em larga escala das águas oceânicas interage com os padrões de vento no globo. Nas regiões tropicais há os chamados ventos alísios, que sopram, continuamente, de leste a oeste. No Pacífico esses ventos empurram grandes quantidades de água na direção da costa da Indonésia, a oeste. Isso causa uma diferença significativa no nível do mar entre os lados opostos do Pacífico. Por exemplo, o nível do mar nas Filipinas, a oeste, está cerca de 60 cm acima do nível na costa do Panamá, no leste do Pacífico. As águas oceânicas no Oeste são mais quentes. A massa quente de água oceânica no Pacífico causa, em circunstâncias climáticas normais,

40 g1.globo.com, Natureza, 26-06-2014

um alto índice pluviométrico na região da Indonésia e nos países vizinhos...No intervalo de alguns anos – um período que pode variar de quatro a sete anos-, o padrão dos ventos sofre uma espécie de inversão, o que implica a queda de intensidade dos ventos alísios. Como resultado mais significativo, a água quente que é acumulada no Oeste flui de volta a leste através do Pacífico na direção da cota oeste da América do Sul. E pode levar até oito meses para as condições normais se restabelecerem.

Segundo a descrição acima o El Niño afeta circunstancialmente o clima em várias regiões do planeta. Na região Sul do Brasil, por exemplo espera-se para esse ano ainda um aumento no nível pluviométrico para região. Por hora nada alarmante, mas dependendo da força fenômeno pode causar grandes prejuízos, principalmente para o setor agrícola. No dia 21 de setembro de 2014 foi publicada uma notícia no portal G1 com o seguinte título: Emissões de CO2 em 2013 batem recorde, segundo novo estudo global41. Segundo a matéria o lançamento de gases contaminantes foi 2,3% maior que em 2012, resultando em um total de 36,1 bilhões de toneladas métricas de dióxidos de carbono (CO2) emitidos no ambiente. O assunto também esclarece que segundo estudos, em 2014 o aumento em relação a 2013 será 2,5% maior, e a perspectiva futura é que essas emissões continuem aumentando e daqui a 30 anos o planeta estará 1,1º C mais quente que agora. Diante de tal situação, dezenas de milhares de pessoas marcharam pelas ruas no dia 21 de setembro de 2014, em várias cidades do mundo protestando por maior atenção das autoridades pelas questões climáticas. A matéria traz também um painel da ONU, mostrado uma histórico das variações climática que vem ocorrendo desde o início das atividades industriais (principais emissoras de gases poluentes) até os anos futuros.

41 g1.globo.com, Natureza, 21-09-2014

Painel da ONU. Fonte: g1.globo.com, Natureza, 21-09-2014

Diante de tal matéria um leitor com pouco conhecimento não é capaz de entender qual o efeito desses gases poluentes na atmosfera e, consequentemente, a variação da temperatura do planeta. O ensino de Física se encaixa perfeitamente na explanação dos conceitos envolvidos na discussão do aquecimento global, e diante de situações tão alarmantes como podemos ver no próprio painel da ONU, cabe ao ensino da Física divulgar dentro do ambiente escolar os conceitos científicos relacionados ao meio ambiente. Para esclarecer os aspectos físicos relacionados ao aquecimento global segue uma breve explanação, que teve por base pesquisas nos sites acadêmicos. Assim, toda e qualquer matéria irradiam, e a frequência e o comprimento de onda da radiação dependem da temperatura do objeto emissor. Comprimentos de ondas curtas são associados a altas temperaturas, comprimentos de ondas longas estão associados a baixas temperaturas. E esses comprimentos de onda podem atravessar ou não certos tipos de matéria. Quando uma matéria é penetrada para determinados comprimentos de onda, dizemos que ela é transparente. No caso, dela não ser penetrada dizemos que é opaca a tal comprimento de onda. A radiação solar é transparente a atmosfera terrestre (camada de gases que envolvem a Terra), logo a superfície da Terra absorve essa energia e irradia parte dessa energia. Como a Terra é mais fria que o sol, essa radiação reenviada por ela é de comprimento mais longo. Os gases atmosféricos (dióxido de carbono, óxido nitroso, metano, vapor d’água) absorvem e reemitem boa parte dessa radiação de longo comprimento de onda de volta para a Terra. Esse fenômeno ficou conhecido como efeito estufa, porque graças a ele a Terra mantém uma temperatura ideal para a vida. Sabe-se que a temperatura média da Terra oscilou entre 19ºC e 27ºC nos últimos 500000 anos. Atualmente encontra-se no ponto mais alto (27ºC) e continua subindo. As atividades humanas vêm contribuindo significativamente para esse acréscimo na temperatura média do planeta. Landulfo (2005, p. 94), declara:

Sabe-se que a temperatura sofreu várias flutuações na história da Terra e da civilização, mas os eventos de aumento de temperatura mais recentes coincidem com a disseminação da industrialização, endossando a hipótese de que o resultado é um efeito estufa acelerado causado por poluentes lançados na atmosfera, em particular o dióxido de carbono.

Sabe-se que o carbono passa por vários processos de produção e consumo, a saber por exemplo, a fotossíntese e a respiração. Contudo, a quantidade de

dióxido de carbono injetada na atmosfera absorvida pelos oceanos e pela biosfera varia mediante os ciclos anuais de fotossíntese e oxidação. Landulfo (2005, p. 105), registra que:

... A fotossíntese ocorre preferencialmente durante os períodos mais quentes e úmidos do ano; a oxidação, incluindo a queima de biomassa e a decomposição de material proveniente do desflorestamento, libera dióxido de carbono durante todo o ano, mas, principalmente, nos períodos mais frios e secos. Resumindo, a concentração de CO2 na atmosfera diminui durante a estação de semeadura e aumenta durante o resto do ano.

Ou seja, as atividades humanas alteram significativamente o ciclo do carbono acarretando um desequilíbrio considerável, pois os agentes que consomem a carbono da atmosfera não estão dando conta de tamanha demanda. Diante de tal conjectura Landulfo (2005, p. 109), enfatiza que:

... se todos os países do mundo se unissem interrompendo imediatamente as emissões de dióxido de carbono […] a concentração de dióxido de carbono permaneceria ainda maior do que a encontrada no início da década de 1970 por um período de pelo menos 100 anos. Isso porque o carbono injetado na atmosfera nos últimos 150 anos superou o estado de equilíbrio existente na era pré-industrial.

Enfim, o Homem vem contribuindo de forma apreciável para o aumento na temperatura média global colocando em risco toda a biodiversidade do planeta. O aquecimento global conduz o esgotamento de muitos recursos naturais, influência nas variações climáticas que por vezes ocasionam em catástrofes ambientais, derretimento de regiões cobertas por gelo com consequência para a elevação no nível dos oceanos (risco de cidades situadas em regiões abaixo do nível do mar, regiões agrícolas e mangues alagarem), amedrontamento para muitas espécies que não sobreviveram as mudanças no clima, excesso de O2 promovendo alteração no pH dos oceanos (mudanças no metabolismo de muitas espécies marítimas), migração de animais, doenças tropicais entre outras. Por mais que se acredite que essas variações climáticas sejam naturais e fazem parte de um ciclo, não podemos conceber a ideia de que não estão afetando o nosso planeta de uma forma geral.

Crise Energética

As turbinas em risco: A falta de água faz com que hidrelétricas reduzam

a geração, e o risco de racionamento aumenta42 . Essa matéria foi publicada na página virtual da editora Abril, e é datada de 30/04/2014. Segundo a reportagem o Brasil está na eminência de um novo apagão energético devido a escassez de chuva, a matéria esclarece que:

O período úmido, que se estende de dezembro a abril, chegou ao fim sem que o volume de chuvas tenha se aproximado da média histórica. A falta de chuvas e a inépcia governamental criaram um desequilíbrio inédito entre oferta e demanda de energia, a ponto de os reservatórios das principais usinas hidrelétricas se esvaziarem em uma época do ano em que eles costumam se encher substancialmente.

Segundo projeções de três consultorias ouvidas por VEJA, há grandes chances de os brasileiros enfrentarem um novo apagão nos próximos meses, sem que exista nenhum plano de contingência em preparação. Uma das projeções indica que, se as chuvas continuarem no mesmo volume em que vêm ocorrendo desde o início do ano, a 70% da média histórica, o nível das represas cairá para menos de 18% até o fim de agosto (veja o gráfico abaixo). Esse é considerado um patamar crítico para as usinas, porque as obriga a desligar ao menos parte das turbinas.

42 www.abril.com, 30-04-2014.

Tabela Níveis dos Reservatórios X Porcentual de Chuvas. Fonte: www.abril.com, 30-04-2014

O tema energia tratado na matéria faz parte de um debate atual, em que se faz necessário conhecer a várias fontes de geração de energia, a relação custo benefício que cada uma oferece e a necessidade do uso mais expressivo das energia limpas, considerando efeitos danosos ao meio ambiente. Mediante a atua situação energética Landulfo (2005, p. 117), observa que:

... dado o crescimento populacional, há uma demanda maior d produção de energia. Esta, por sua vez, provoca o aumento do consumo das matérias e fontes básicas de energia, as quais no processo de utilização e/ou produção geram resíduos que afetam o meio ambiente; ou seja, produz-se poluição. O tripé população, energia e poluição, nas atuais circunstâncias, tem que se apoiar na criação de tecnologias alternativas de produção-consumo de energia, e estas devem se inserir no modelo global de gerenciamento e desenvolvimento sustentável com um mínimo de impacto ao meio ambiente.

A Física possui total autonomia para realizar a discussão desta temática e fazer a ponte com o meio ambiente. Para esclarecer a presença da Física à temática relacionada as fontes de energia, fez-se uma breve descrição dos principais mecanismos geradores de energia incluindo geradores de energia limpa. Usinas Hidrelétricas: Gerada a partir de uma grande quantidade de água canalizada para uma turbina, que gera uma energia cinética capaz de alimentar um gerador de energia elétrica. Essa energia cinética (energia associada ao movimento) manifesta-se porque a turbina é constituída por uma roda beneficiada por pás, que é posta em rotação ao receber a massa de água. Essa rotação irá gerar uma carga energética que nutrirá um gerador.

Usina hidrelétrica. Fonte www.bbc.co.uk/energia

Usinas termoelétricas, representa um conjunto de mecanismos cuja a finalidade é uma eficiência energética a partir da transformação de energia química de um combustível fóssil (carvão, óleo ou gás) ou biomassa em energia elétrica. Para tal, é aquecido a partir da queima de combustíveis uma caldeira cheia de água, o vapor d’água à alta pressão produzido é utilizado para girar a turbina, que por sua vez aciona o gerador elétrico. O vapor d’água passa por um processo de refrigeração retornando a caldeira para dar continuidade ao ciclo.

Usina termoelétrica. Fonte: objetoseducacionais2.mec.gov.br

Usinas Nucleares, o mecanismo dessa fonte de energia é semelhante ao de uma usina termoelétrica, só que em vez da queima de combustíveis fósseis para aquecimento da caldeira são as reações nucleares responsáveis por tal liberação de energia térmica. No reator efetua-se a reação de fissão de núcleos atômicos pesados como o Urânio 235. Durante a fissão o núcleo do material pesado se choca com um nêutron dando origem em dois núcleos de materiais mais leves e dois ou três nêutrons, essa colisão libera muita energia térmica, essa energia aquece uma água que está situada em um circuito fechado, o vapor desse primeiro circuito aquece um circuito secundário. Deste segundo circuito desloca-se um novo fluxo de vapor capaz de girar uma turbina seguindo o mesmo mecanismo de uma usina termoelétrica.

Usina nuclear. Fonte objetoseducaionais2.mec.gov.br

Energia Solar, energia proveniente da radiação do sol. Atualmente está sendo bastante difundido a importância da utilização das novas tecnologias que aproveitam o sol para gerar energia porque é um recurso abundante e que atinge a todos sem distinção. Além do que possui significativa eficiência, por exemplo, uma milha quadrada exposta à luminosidade proveniente do sol ao meio-dia pode abastar um gigawatt de potência elétrica. A partir de células fotovoltaicas – equipamento que possui a capacidade interagir com a radiação solar – os Elétrons do material que é constituído as células (normalmente o silício) recebe energia dos fótons da luz e adquirem a capacidade movimentar-se gerando assim corrente elétrica.

Casas na Holanda construídas com células fotovoltaicas. Fonte Física Conceitual, 2011 Bookman.

Ademais, a luz solar pode ser refletida por espelhos até aquecedores com água situados em torres, esse mecanismo permite um resultado bastante expressivo, pois a concentração de luz solar obtida por milhares de espelhos resultam em um aquecimento de quatro vezes o ponto de ebulição da água.

Energia Eólica: Os ventos são usados para fazer girar turbinas geradoras no interior de cata-ventos adequadamente equipados para conceber a transformação da energia cinética em elétrica. Esse mecanismo é totalmente dependente da ação dos ventos e portanto, são instalados em regiões onde o ar está em intensa atividade. Podendo ser em terra ou em mar.

Energia das Ondas Oceânicas, constitui-se em boias oscilantes na superfície que fazem girar geradores sobre o solo oceânico. Energia de Marés, composto por uma baía que ao receber a energia proveniente do movimento de subida e descida das grandes marés oceânicas fazem girar turbinas geradoras de eletricidade.

Esquema do mecanismo da energia gerada pelas ondas oceânicas. Fonte: www.odiarioverde.com.br

Energia Geotérmica, é uma fonte energia mantida por depósitos de água quente encontrados abaixo da superfície, com o vapor oriundo dessa água muito quente faz-se girar geradores elétricos. Regiões com vulcões em atividade são apropriadas para eles tipo de fonte de energia.

Energia geotérmica. Fonte: menrvatemplodosaber.blogspot.com.br

Petróleo é um recurso natural que é a base de vários produtos como Diesel, asfalto, gasolina, óleos lubrificantes, entre outros. E no mundo inteiro é muito utilizado como combustível para todos os meios de transportes. Pois, a maioria dos veículos de transporte utilizam o motor a combustão interna de quatro ciclos. O funcionamento dessa máquina térmica acontece em fases, primeiro uma mistura de ar e combustível enche o cilindro enquanto o pistão se movimenta para baixo, sem seguida o pistão se move para cima e comprime a mistura adiabaticamente, então uma centelha inicia ignição e eleva a mistura a uma alta temperatura, a expansão devido à elevação da temperatura empurra o pistão para baixo com violência e por fim os gases da queima são expulsos para fora pelo tubo de descarga recomeçando o ciclo. Gás natural é um derivado do petróleo e está sendo bastante utilizado nas atividades humanas, como combustível, plásticos, borrachas, fertilizantes, usinas termoelétricas e outros. É considerado muito melhor para o meio ambiente se comparado com os outros derivados do petróleo, porque possui baixa presença de contaminantes, menor contribuição de emissão de dióxido de carbono, considerável contribuição para o ambiente urbano, já que a contaminação do ar é baixa.

Segue abaixo uma tabela mostrando como cada fonte de energia discutida acima contribui para vários tipos de poluição que afetam o meio ambiente, com consequências para os indivíduos inseridos nessas regiões prejudicadas.

Tabela: Impactos ambientais provocados por diversas fontes de energia

Poluição

Recursos Energéticos

Energia solar Energia eólica Fotovoltaicos Queima de biomassa Energia geométrica Energia hidrelétrica Energia de marés Energia de ondas Carvão Petróleo Gás natural Energia nuclear

Poluentes ácidos Dióxido de Carbono Metano Risco a súde e segurança Aerossóis Metais pesados Catástrofes Resíduos Intrusão visual Ruído Ocupação territorial

Significativo Notável Grande Marcante

Tabela ilustrativa dos impactos sofridos pelo ambiente causado por diferentes tipos de fontes de energia. Adaptada: LANDULFO, Meio Ambiente e Física, p. 125.

Energia Nuclear, o acidente de Chernobyl e o acidente de Goiânia

Reatores julgados seguros abrem caminho à retomada nuclear no Japão43 . Essa notícia foi divulgada no dia 16 de julho de 2014 no portal G1. A matéria informa que:

As autoridades japonesas de regulação concluíram nesta quarta-feira (16) que dois reatores do sudoeste do país cumprem os critérios de segurança, uma etapa técnica crucial para a retomada do programa de energia nuclear no Japão, nos próximos meses.

Reunidos na manhã desta quarta, os membros responsáveis pelo expediente aprovaram um relatório de 420 páginas segundo o qual as medidas técnicas adotadas pela companhia Kyushu Electric Power para as usinas Sendai 1 e 2 são tecnicamente compatíveis com as novas normas de segurança.

Esta é a primeira vez desde o acidente de Fukushima que as autoridades de regulação emitem um parecer sobre cumprimento dos critérios de segurança em uma usina nuclear, quando a totalidade dos 48 reatores atômicos do Japão estão paralisados. A energia gerada a partir da fissão nuclear (ver seção 1.4) ainda gera muita polêmica, dividindo muitas pessoas quanto ao seu uso. Principalmente devido aos famosos acidentes envolvendo a Física Nuclear, como a bomba de Hiroshima e Nagazaki, o acidente Chernobyl e o lixo nuclear de Goiânia. As cidades japonesas Hiroshima e Nagazaki não tiveram a mínima chance diante do bombardeio nuclear que receberam dos Estados Unidos durante a Segunda Guerra Mundial. A energia liberada pelas bombas atômicas foi de uma grandeza gigantesca, tanto que as detonações formavam enormes esferas de fogo com a uma temperatura de aproximadamente 4000º C. Muitas vítimas desapareceram vaporizadas, e quase todas morreram devido a queimaduras consideradas fatais. À presença de radiação oriunda da explosão afetaram milhares de japoneses, causando diversos tipos de doenças. E até os dias de hoje, décadas depois do acidente, existem pessoas acometidas por câncer graças a essa exposição.

43 g1.globo.com, Natureza, 16/07/2014

A usina nuclear de Chernobyl localizada na Ucrânia protagonizou um acidente terrível em abril de 1986. Um problema de resfriamento no reator 4 da usina ocasionou numa explosão do mesmo, liberando toneladas e toneladas de Urânio para atmosfera, atingindo até mesmo outros países vizinhos. O acidente teve proporções gigantescas com milhares de mortes e milhares de doenças devido à exposição radioativa. E atualmente, o governo ucrânio está construindo uma nova proteção para os restos do reator, pois a cobertura de concreto que esse recebeu na época já está apresentando fissuras, e o risco de contaminação é grande. Em setembro de 1987, o estado de Goiás (Brasil) sofreu com o descarte inadequado de material nuclear. Em um prédio abandonado dois catadores de matériais recicláveis encontram um aparelho de radioterapia e decidem levá-lo para casa e retirar o que fosse aproveitável desse instrumento.

Estação nuclear em Sendai. Fonte g1.globo.com

A coleção didática usada para o estudo foi “Física em Contextos - pessoal - social - histórico”, do autor Maurício Pietrocola e é indicado pelo PNLD. Essa escolha se deu por ser usado pelos alunos do Ensino Médio do Instituto Federal do Rio de Janeiro, campus Nilópolis. A análise foi feita a partir de uma leitura crítica e reflexiva dos contextos relacionados ao meio ambiente que possuem aspectos que podem ser discutidos pelo ensino de Física. A análise da coleção da Física auxilia no inquérito que se baseia essa pesquisa, que é, averiguar como o livro de ensino de Física está promovendo uma discussão do ponto de vista ambiental relacionado com esta disciplina. Formulamos uma tabela, categorizando os temas e a incidência que são tratados. As categorias estão dispostas abaixo na tentativa de auxiliar na busca dos conteúdos citados na abordagem acima.

Tabela: Informações levantadas na pesquisa.

Páginas dedicadas ao tema

Enfoque dado ao tema Preocupação com as questões sócio-ambientais Crise energética

5

Analítico

Relevante

Energia nuclear, as bombas de Hiroshima e Nagazaki, o acidente de Chernobyl e o lixo nuclear de Goiânia 2

Analítico

Relevante

Sugestões de filmes, sugestões de pesquisa experimentos ou outra atividade complementar

Sem proposta Proposta de uma pesquisa e debate.

Páginas dedicadas ao tema. Enfoque dado ao tema. Preocupação com as questões sócioambientais. Sugestões de filmes, experimentos ou outra atividade complementar.

Raios ultravioleta, Ozônio e Vida

1 Parágrafo

Superficial

Superficial

1 Imagem

El Niño

O efeito estufa e o aquecimento global.

Conteúdo encontrado em tabela.

Superficial

Superficial

Diante dos dados coletados na coleção, expostos na tabela 3, segue uma análise de como os conteúdos investigados foram discutidos pelos livros da coletânea. Como observado pela tabela somente o assunto El Niño não foi mencionado no conteúdo do conjunto didático. No volume II de “Física em contextos - pessoal - social - histórico” encontramos um vasto estudo sobre energia e suas várias interfaces do conhecimento, sendo uma delas a preocupação com o aumento das necessidades humanas que demanda uma carga energética cada vez maior, tanto elétrica para uso residenciais, comerciais e industriais como em forma de combustível para os meios de transporte. A discussão contemplada pelo livro foi observada critérios, sendo assim o tema energia foi classificado como bom. A significativa discussão a respeito da energia nuclear, a abordagem procurou definir os aspectos técnicos e conceituais desse tipo de fonte energética e também apresentou os perigos que da Física Nuclear através dos acidentes presenciados pela sociedade. Comtemplou todos os critérios de maneira positiva e por tanto ficou classificada como excelente. Raios ultravioleta, Ozônio e vida foi pouco explorado, encontrou-se pequenas linhas dedicadas ao tema. Classificação ruim. O efeito estufa e o aquecimento global, também foi discutido muito superficialmente. Classificação ruim. El Niño, não foi encontrado nada a respeito disso. Os temas tratados superficialmente não impedem que o professor dê uma contribuição à temática, portanto o fato de estar no livro já contribui com o trabalho docente.

Consideração

A análise feita nos livros mostrou que existem discussões que apresentam acontecimentos e fenômenos com o meio ambiente, entretanto deveriam ser melhor aprofundada para contribuir mais fortemente para a formação dos sujeitos, tanto cientificamente, como política e socialmente, cumprindo assim as exigências educacionais de um cidadão autônomo, crítico e participativo. Esses assuntos devem estar mais imbrincados e relacionados com o contexto da Física. Algumas discussões foram tratadas superficialmente, esse fato significa que o livro deva ser mais bem contextualizado para melhor contribuir para a prática docente. Não pode ocorrer a ausência dessas questões ambientais no conteúdo do exemplar. Também vale ressaltar que os temas relacionados ao

meio ambiente deverão ser tratados com busca de significado. Observamos que autores diferentes atribuem valores diferentes para cada temática trabalhada. Assim, o professor preocupado em debater em sala de aula os atuais problemas que envolvem o meio ambiente deve procurar escolher o material didático que trata significativamente aquele assunto que o docente julga ser mais importante. Nesse sentido, o caminhar interdisciplinar deve garantir a diversidade dos temas, o aprofundamento deles e a clareza no alargamento e ampliação dos assuntos tratados que explicam os fenômenos e dão novo modo de compreensão cercado de saber e conhecimento. A investigação aponta uma inicial tentativa interdisciplinar nos livros didáticos pesquisados com a temática ambiental, ponto esse que fortalece o processo de ensino aprendizagem e, tal fato deve ter consequências no intenso desenvolvimento de pesquisas nas áreas de ensino, procurando promover uma educação mais consistente, contextualizada com a realidade escolar, que respeita a individualidade de cada sujeito assim como sua participação na sociedade. Os crescentes estudos voltados para o processo educacional têm colaborado na elaboração de muitas exigências que devem estar compreendidas nos livros didáticos, exigindo dos autores maior atenção a assuntos relacionados com o cotidiano para que seja possível estabelecer relações entre o aprendizado e a vivência desses. A Física, como disciplina escolar enfrenta inúmeras dificuldades de aprendizado, e uma das causas é exatamente um aprendizado descontextualizado dos avanços tecnológicos, da história da ciência, da sociedade e meio ambiente. As mudanças propostas há décadas começam a aparecer nos livros investigados. Se comparados os livros atuais com os livros de trinta anos atrás veremos como a metodologia do ensino se modificou. Passou-se a confeccionar um material que trabalha não só os aspectos específicos de cada conteúdo físico como também estabelecer conexões entre as interfaces relacionadas ao tema. Esperamos que tais pequenos avanços não sofram retrocessos dentro das novas bases educacionais que estão por serem implantadas daqui para frente. Almejamos que esse contínuo movimento em relação à temática ambiental não cesse, e que cada vez mais possamos ter livros didáticos excelentes para auxiliar o trabalho docente, como também satisfazer as necessidades dos alunos de maneira criativa para a formação de um cidadão crítico e reflexivo.

REFERÊNCIAS

CARDOSO, A. Formação de Professores de Acordo com a Abordagem Ciência/ Tecnologia/Sociedade. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias Vol. 5, nº 1 (2006). SANTOS, A.G.; BARROS, F. S. Abordagem do Aquecimento Global em Livros Didáticos de Física do Ensino Médio. XII Encontro de Pesquisa em Ensino de Física – Águas de Lindóia – 2010. SANTOS, A. G.; BARROS, F. S. Questões Ambientais no Ensino de Física. XIX Simpósio Nacional de Ensino de Física – Manaus – 2011. BRASIL. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino Médio. Secretaria de Educação Média e Tecnológica – Brasília: Ministério da Educação, 1999. BRASIL. Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino Médio – Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Secretaria de Educação Básica: Ministério da Educação, 2002.

Sites consultados:

http://www1.folha.uol.com.br/especial/2014/crisedaagua http://noticias.terra.com.br/brasil/cidades/sistema-cantareira/ http://g1.globo.com/natureza/noticia/2014/09/estudo-culpa-aquecimentoglobal-por-eventos-climaticos-extremos-de-2013 http://g1.globo.com/natureza/noticia/2014/06/repeticao-do-fenomeno-el-ninoem-2014-tem-probabilidade-de-80.html http://g1.globo.com/natureza/noticia/2014/07/reatores-julgados-seguros-abremcaminho-retomada-nuclear-no-japao.html http://www.furnas.com.br/hotsites/sistemafurnas/usina_term_funciona.asp http://portal.mec.gov.br/

Agora, emprego os meus dias ‘vivendo’,

quer dizer, ‘convivendo’, que não é pouco:

Rezo, durmo, leio, escrevo,

como, respondo cartas, atendo visitas...

E aguardo

Dom Pedro Casaldáliga