Standard model: an analysis of PNLD textbooks to identify concepts related to Elementary Particle Physics

Bastos, Kleber da Luz; Gonçalves, Karen Magno; Cabral Neto, João dos Santos

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Revista Brasileira de Ensino de Física

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Sumário

Pesquisa em Ensino de Física • Rev. Bras. Ensino Fís. 44 • 2022 • https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2022-0153 copy

Standard model: an analysis of PNLD textbooks to identify concepts related to Elementary Particle Physics

Authorship SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Considering that in Brazilian public high school the teaching physics adopt the textbook of the Nacional Program of the Textbook (NPT) and that can be the single teaching material is available to teacher and student we inquire: the textbook can assume the role when teaching and learning of the Elementary Particles Physics? Therefore, to solved that question examined general comments contained in the Textbooks Guide of the NPT the years 2018 and 2021 using content analysis technique. Furthermore, we identify which are concepts covered of the Elementary Particles Physics (or Standard Model), particularly since depending on the teacher’s experience/interest and the textbook this topic can be neglected. The results of content analysis indicated features that pervade a book in the condition didatic material, such as: teaching methodology and pedagogical aspects. The contents relating to Elementary Particles Physics were identify in the textbooks as of a list of dichotomous quetions.

Keywords:
Elementary Physicis Particle; Texbook; Physics Teaching

Força	Partícula Mediadora	Alcance (m)	Intensidade Relativa	Teoria
Forte	Glúon	10^-15	10	Cromodinâmica quântica
Eletromagnética	Fóton	∞	10^-2	Eletrodinâmica
Fraca	Bóson (W ou Z)	10^-18	10^-13	Flavordinâmica
Gravitacional	Gráviton	∞	10^-42	geometrodinâmica

Bloco	Critério	Aspectos avaliado
1	Legislação e Cidadania	PNLD 2018: Respeito à legislação, às diretrizes e às normas oficiais relativas ao Ensino Médio, assim como observância de princípios éticos e democráticos necessários à construção da cidadania e ao convívio social. PNLD 2021: Respeito à legislação, às diretrizes e às normas oficiais relativas à Educação, assim como observância de princípios éticos e democráticos necessários à construção da cidadania e ao convívio social.
2	Abordagem Teórico-Metodológica e Proposta Didático-Pedagógica	PNLD 2018: Adequação e coerência da abordagem teórico-metodológica assumida pela obra no que diz respeito à proposta didático-pedagógica explicitada e aos objetivos visados, assim como respeitar a perspectiva interdisciplinar na apresentação e abordagem dos conteúdos. PNLD 2021: Adequação e coerência da abordagem teórico-metodológica conforme estabelecido na BNCC
3	Conceitos, Linguagens e Procedimentos	PNLD 2018/2021: Correção e atualização de conceitos, informações e procedimentos.
4	Manual do Professor	PNLD 2018: Observância das características e finalidades específicas do Manual do Professor e adequação da obra à linha pedagógica nela apresentada. PNLD 2021: Adequação e pertinência das orientações prestadas ao professor.
5	Projeto Editorial	PNLD 2018: Adequação da estrutura editorial e do projeto gráfico aos objetivos didático-pedagógicos da coleção. PNLD 2021: Observância às regras ortográficas e gramaticais da língua na qual a obra tenha sido escrita, adequação da estrutura editorial e do projeto gráfico, Qualidade do texto e adequação temática, Qualidade dos materiais digitais e Temas Contemporâneos Transversais (TCTs)

Código	Título	Autor(es)	Edição	Editora
0167P18133	Física em Contextos	Maurício Pietrocola; Alexander Pogibin Renata de Andrade; Talita Raquel Romero.	1ª.	Editora do Brasil
0131P18133	Física 3	Bonjorno; Casemiro; Clinton; Eduardo Prado.	3ª.	FTD
0118P18133	Física: Integração e Tecnologia	Aurélio Gonçalves Filho; Carlos Toscano.	2ª.	LeYa
0129P18133	Física aula por aula	Benigno Barreto; Cláudio Xavier	3ª.	FTD
0101P18133	Física 3	Ricardo Helou Doca; Gualter José Biscuola; Newton Villas Bôas.	3ª.	Saraiva
0100P18133	Física para o Ensino Médio	Kazuhito Yamamoto; Luiz Felipe Fuke.	4ª.	Saraiva
0025P18133	Compreendendo a Física	Alberto Gaspar	3ª.	Ática
0021P18133	Física	Guimarães; Piqueira; Carron	2ª.	Ática
0071P18133	Ser Protagonista – Física	Adriana Benitti Marques Válio; Ana Fukui; Ana Paula Souza Nani; Bassam Ferdinian; Madson de Melo Molina; Gladstone Alvarenga de Oliveira; Venê.	3ª.	SM
0045P18133	Física: Contextos & Aplicações	Antônio Máximo; Beatriz Alvarenga; Carla Guimarães.	2ª.	Scipione
0188P18133	Física: Ciência e Tecnologia	Carlos Magno A. Torres; Nicolau Gilberto Ferraro; Paulo Antonio De Toledo Soares; Paulo Cesar Martins Penteado.	4ª	Moderna
0200P18133	Conexões com a Física	Glorinha Martini; Walter Spinelli; Hugo Carneiro Reis; Blaidi Sant’anna.	3ª	Moderna

Código	Título	Autor(es)	Edição	Editora
0194P21203	Ciências da Natureza – Lopes & Rosso	Sônia Lopes; Sérgio Rosso	2020	Moderna Ltda
0199P21203	Conexões – Ciências da Natureza e suas Tecnologias	Murilo Tissoni Antunes et al.	2020	Moderna Ltda
0196P21203	Diálogo – Ciências da Natureza e suas Tecnologias	Ana Carolina Navarro dos Santos Ferraro et al.	2020	Moderna Ltda
0181P21203	Matéria, Energia e Vida: Uma Abordagem Interdisciplinar	Danusa Munford et al.	2020	Scipione S.A.
0198P21203	Moderna Plus – Ciências da Natureza e suas Tecnologias	José Mariano Amabis et al.	2020	Moderna Ltda
0221P21203	Multiversos – Ciências da Natureza	Wolney Candido De Melo et al.	2020	FTD S.A.
0201P21203	Ser Protagonista Ciências da Natureza e suas Tecnologias	Vera Lucia Mitiko Aoki et al.	2020	SM Ltda

Questão

(1) O tema é apresentado no contexto da Física Moderna ou Física Moderna e Contemporânea?

(2) A discussão do tema parte de uma questão norteadora? (Tal como: do que todas as coisas são feitas?)

(3) Historiciza, mesmo que brevemente, o processo de compreensão do que é o átomo?

(4) Define o que é partícula elementar?

(5) Apresenta o modo experimental utilizado para a detecção de partículas subatômicas? (câmara de bolhas, câmara de nuvens e aceleradores de partículas)

(6) Estabelece relação entre as descobertas das partículas subatômicas com os seguintes princípios de conservação?

(a) Conservação do momento linear.

(b) Conservação da energia.

(7) Identifica propriedades atribuídas às partículas subatômicas?

(a) Carga elétrica.

(b) Massa.

(d) Estranheza.

(8) Explica o que é uma antipartícula?

(9) Apresenta os léptons como uma família de partículas elementares na qual o elétron faz parte?

(10) Apresenta os quarks como partículas elementares?

(11) Identifica os vários tipos de quarks e suas propriedades?

(12) Apresenta a família dos hádrons com sendo composta de dois outros grupos chamados bárions e mésons?

(13) Identifica partículas subatômicas que pertencem ao grupo dos bárions e algumas de suas propriedades? (Por exemplo, prótons e nêutrons, as mais familiares.)

(14) Identifica propriedades atribuídas aos que pertencem ao grupo dos mésons?

(15) Especifica quais são as interações fundamentais da natureza?

(16) Faz distinção entre partículas reais e partículas virtuais/mediadoras?

(17) Identifica as partículas virtuais?

(a) Fótons.

(b) Glúons.

(d) Grávitons.

(18) Estabelece relação de causa e efeito entre as força fundamentais e as partículas virtuais/mediadoras?

(19) Menciona a importância da descoberta do bóson de Higgs para a validação do Modelo Padrão?

(20) Apresenta o Modelo Padrão, o modo como estão classificadas as partículas subatômicas?

	Frequência
Categoria	PNLD-2018	PNLD-2021
Metodologia de Ensino (modelagem, projetos, experimento, resolução de exercício/problema, recurso, leitura complementar, pesquisa, debate, trabalho em grupo)	187	37
Conhecimento didático-pedagógico (problematização, contextualização, interdisciplinaridade, transversalidade)	85	43
Física, Ciência e Cidadania (pensamento crítico, mundo do trabalho, diversidade, vivência, ética, questões sociocientíficas, autonomia, CTSA)	62	23
História da Ciência (biografia, História da Física, processo de construção do conhecimento)	52	7
Projeto Editorial (clareza, adequado, coerência, equilíbrio, imagens/ilustrações, organização, funcional, índice remissivo)	36	17
Física, Ciência e Tecnologia (aplicações tecnológicas, tecnologias)	42	1
Cognitivo (aprofundamento, conhecimentos prévios, assimilação de conteúdo, memorização, apropriação do conhecimento)	33	18
Comunicação Oral e Escrita	15	2
Destaque (Física Moderna, Física Moderna e Contemporânea)	15	–
Método Científico (alfabetização científica, divulgação científica, conhecimento científico)	–	12
Pressupostos da BNCC (competências e habilidades)	–	43
Tipos de conteúdo (conceitual, atitudinal e procedimental)	–	2
Total	527	222

Categoria	Pertinência
Metodologia de Ensino	“[…] conjunto de atividades organizadas do professor e dos alunos, visando alcançar determinados resultados (domínio dos conhecimentos e desenvolvimento da capacidade cognitiva) […] ações do professor pelas quais se organizam as atividades de ensino e dos alunos para atingir objetivos do trabalho docente em relação a um conteúdo específico” [²⁵[25] J.C. Libâneo, Didática (Cortez, São Paulo, 1990)., p. 79 e 152].
Conhecimento didático-pedagógico	“[…] as formas como os professores significam, organizam e adaptam suas práticas, tendo em vista a aprendizagem, a contextualização e articulação curricular; a forma como avaliam” [²⁶[26] I. Brzezinsk e E. Garrido, Educação & Linguagem 10, 60 (2007)., p. 71].
Física, Ciência e Cidadania	“Saber Física passa a significar ter instrumentos conceituais para dialogar com o mundo em vários níveis, que vão desde um melhor entendimento de notícias científicas veiculadas pela mídia, até a capacidade de prever resultados de situações experimentais complexas, passando pela emissão de juízos de valor a respeito da utilização de uma dada tecnologia que pode agredir o meio ambiente e causar danos à humanidade” [²⁷[27] G.D. Carvalho Júnior, Caderno Brasileiro de Ensino de Física 19, 53 (2002)., p. 56].
História da Ciência	“A introdução da dimensão histórica pode tornar o conteúdo científico mais interessante e mais compreensível exatamente por trazê-lo para mais perto do universo cognitivo não só do aluno, mas do próprio homem, que, antes de conhecer cientificamente, constrói historicamente o que conhece” [²⁸[28] R.S. Castro e A.M.P. Carvalho, Caderno Brasileiro de Ensino de Física 9, 225 (1992)., p. 228].
Projeto Editorial	Decreto no. 9099, de 18 de julho de 2017, no seu art. 10 quando estabelece critérios alusivos à avaliação pedagógica:“I – […]; II – […]; III – a coerência e a adequação da abordagem teórico-metodológica; IV – a correção e a atualização de conceitos, informações e procedimentos; V – […]; VI – a observância às regras ortográficas e gramaticais da língua na qual a obra tenha sido escrita; VII – a adequação da estrutura editorial e do projeto gráfico; e VIII – a qualidade do texto e a adequação temática.” [²⁰[20] BRASIL. Decreto n° 9.099, de 18 de julho de 2017. Brasília, 2017., p. 7].
Física, Ciência e Tecnologia	Segundo [²⁹[29] E.C. Ricardo, Investigações em Ensino de Ciências 25, 190 (2020)., p. 191 e 192], deve-se tomar cuidado para não “confundir ciência aplicada com tecnologia”, porque tecnologia […] pode ser compreendida como um campo de conhecimento próprio preocupado com o planejamento e a produção de artefatos fundamentados no conhecimento científico.”. Contudo, “tecnologia é sub-representada nos livros didáticos, frequentemente reduzida a uma ciência aplicada com caráter motivacional ou ilustrativo para se aprender ciência.”
Cognitivo	“[…] energias mentais disponíveis nos indivíduos, ativas e desenvolvidas no processo de ensino, em estreita relação com o conhecimento” [²⁵[25] J.C. Libâneo, Didática (Cortez, São Paulo, 1990)., p. 79].
Comunicação Oral e Escrita	“Trabalhar a oralidade não é apenas criar situações nas quais seja necessário comunicar-se utilizando a voz, mas garantir que os alunos participem de situações de intercâmbio oral e também sejam capazes de planejar sua fala adequando-a a contextos específicos” [³⁰[30] D. Guilherme, A importância da comunicação oral no planejamento escolar, disponível em: https://novaescola.org.br/conteudo/552/a-importancia-da-comunicacao-oral-no-planejamento-escolar, acessado em: 30/09/2022. https://novaescola.org.br/conteudo/552/a... ].
Destaque	Áreas do Ensino de Física
Método Científico	Segundo [³¹[31] R.H. Sampieri, C.F. Collado e M.P.B. Lucio, Metodologia de Pesquisa (Penso, Porto Alegre, 2013)., p. 30] “A pesquisa é um conjunto de processos sistemáticos, críticos e empíricos aplicados no estudo de um fenômeno.” O modo como aborda-se a pesquisa pode ser do tipo quantitativo ou qualitativa. “Ambos os enfoques empregam processos cuidadosos, metódicos e empíricos em seu esforço para gerar conhecimento […]”.
Pressupostos da BNCC	Ref. [¹⁶[16] MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO, Base Nacional Curricular Comum (Ministério da Educação, Brasília, 2018).].

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[1] * Endereço de correspondência: jneto@ifam.edu.br