Por que Ensinar Física Moderna e Comtemporânea na escola em 2025?

 

Fonte: feito à mão

    No início do século XX os entusiastas pelos conhecimentos da natureza buscavam responder a perguntas que, para o leigo da época acostumado com a Mecânica de Newton, soariam como:

Se tudo que é quente brilha, por que a luz que sai de um forno quente (radiação) não fica infinitamente azul ou brilhante, como as nossas leis atuais parecem prever? 

Se a luz é uma onda que se propaga em algo invisível chamado 'éter', por que nossos instrumentos não conseguem detectar a Terra se movendo através desse éter? A velocidade da luz deveria mudar, mas ela teima em ser sempre a mesma! 

Se a luz é uma onda, por que quando jogamos luz em um metal, ela se comporta como se fosse feita de 'pacotinhos' de energia (fótons), e só a cor certa (frequência) consegue arrancar elétrons, e não apenas o brilho total?" 

Por que os átomos (que deveriam ser como pequenos sistemas solares) não colapsam imediatamente, já que os elétrons, ao girarem, deveriam perder energia e cair no núcleo?.

    A busca por respostas para questões nesse sentido culminou em alguns conhecimentos importantes para ualidade. A Relatividade Especial, por exemplo, explica o comportamento de objetos em velocidades próximas à luz, como os ajustes no GPS. A Mecânica Quântica, que desvenda as leis estranhas do mundo microscópico, onde partículas podem estar em vários lugares ao mesmo tempo. A Física Atômica e Molecular, que estudam a estrutura dos átomos e como eles se ligam, formando toda a matéria ao nosso redor e explicando a química e o funcionamento dos lasers. A Física do Estado Sólido investiga como bilhões de átomos se organizam para criar as propriedades dos materiais, como os semicondutores que formam os chips de computador. Finalmente, a Física Nuclear e de Partículas explora o núcleo atômico e os componentes fundamentais da matéria, explicando desde a energia nuclear até os processos que alimentam o Sol e a própria composição do universo.

    Sabemos que, dentro da perspectiva epistemológica atual, a construção desses conhecimentos científicos supracitados avança por rupturas e mudanças de paradigma, não de forma cumulativa e linear, conforme defendido por Thomas Kuhn. Com isso em mente, não há motivos para considerarmos o desenvolvimento dos conhecimentos de Física Moderna separados dos conhecimentos de Física Contemporânea, ou achar que o contemporâneo é mais avançado que o moderno. Por isso, autores como Fernanda Ostermann e Marco Antônio Moreira costumam tratar esses conhecimentos como FMC (Física Moderna e Contemporânea), um conhecimento só, que influencia outras pesquisas em diversas áreas: Computação Quântica; Matéria Condensada (especialmente materiais 2D como o grafeno); Física de Astropartículas (caça à Matéria Escura, neutrinos); Tecnologias Quânticas (Criptografia e Sensores); Nanociência e Nanotecnologia. 

    No entanto, para fins didáticos, muitos autores defendem que a Física Moderna compreende o período que se inicia majoritariamente em 1900, com a hipótese da quantização de energia de Max Planck, estendendo-se até a primeira metade do século XX para incluir as duas grandes revoluções conceituais: a formulação da Teoria da Relatividade Especial por Albert Einstein (1905), que redefiniu o espaço-tempo e a massa em altas velocidades, e o desenvolvimento fundamental da Mecânica Quântica (por nomes como Bohr, Schrödinger e Heisenberg), que descreveu o comportamento da matéria e da energia no nível atômico. 

    Já a Física Contemporânea geralmente é considerada o período posterior, iniciado por volta das décadas de 1940 a 1960), dedicando-se à aplicação desses fundamentos e às áreas de pesquisa de fronteira, como a Física de Partículas (Modelo Padrão), a Cosmologia Avançada e a Física da Matéria Condensada. A aceitação dessa divisão é frequentemente vista nos tradicionais livros universitários de Física, tais como: "Fundamentos de Física" de Halliday, Resnick e Walker e outros títulos amplamente utilizados como o de Tipler e Serway e Jewett, (que cobrem os fundamentos da Moderna). Além disso, há trabalhos de pesquisadores brasileiros em Ensino de Física, como Eduardo Adolfo Terrazzan e André Ary Leonel, que diferenciam os conceitos fundadores (Moderna) das pesquisas e tecnologias mais atuais (Contemporânea).

    Ao incorporar tópicos de Física Moderna e Contemporânea (FMC) no Ensino de Física da educação básica, é importante reconhecer que essa iniciativa vai muito além de uma simples atualização do currículo. Esta ação representa uma oportunidade de promover uma aprendizagem significativa (Ausubel, 2003; Moreira, 2011), pois conecta o estudante com os fenômenos científicos e tecnológicos que permeiam sua vida cotidiana e sua cultura digital (Testa, Lopes, Vidmar, 2023). Conforme apontam Goulart e Leonel (2022), a inserção da FMC no Ensino Médio permite ao aluno compreender a física como uma construção humana em constante transformação, despertando curiosidade e senso crítico diante das explicações científicas do mundo.

       Sob a ótica da Teoria da Aprendizagem Significativa (TAS), o ensino de FMC deve buscar o diálogo entre os conceitos prévios dos estudantes (subsunçores) e as novas ideias científicas que surgiram com a Relatividade, a Mecânica Quântica e a Física das Partículas. Quando esse processo ocorre de modo contextualizado, ocorrendo por meio de situações-problema, experimentação, simulações e discussões conceituais; o novo conhecimento se ancora cognitivamente na estrutura prévia do aprendiz, promovendo reconciliação integrativa e diferenciação progressiva dos conceitos. Assim, a aprendizagem deixa de ser meramente mecânica e passa a ser um processo de construção ativa e significativa.

    Além disso, abordar a FMC na escola contribui para romper a visão fragmentada e determinista da Física Clássica, favorecendo uma compreensão relacional e não mecanicista da realidade, perspectiva alinhada ao pensamento do popular divulgador da ciência: Carlo Rovelli. Para o autor, a Física atual descreve o mundo não como um conjunto de “pecinhas”, mas como uma rede de interações e relações entre eventos. Isso significa que um elétron, por exemplo, não é uma bolinha minúscula, mas uma manifestação de um campo quântico que só se torna perceptível quando interage com outro sistema. Essa concepção aproxima-se da própria lógica da aprendizagem significativa, em que o conhecimento se forma nas relações entre ideias, experiências e contextos. Assim como Rovelli rejeita a noção de partículas como objetos isolados, o ensino da FMC deve rejeitar a noção de conhecimento como um acúmulo de fórmulas e fatos desconectados.

    Ao explorar tópicos como a quantização da energia, a dualidade onda-partícula ou a relatividade do tempo, o professor possibilita que o estudante perceba a dimensão filosófica e epistemológica da ciência, entendendo que o conhecimento é histórico, provisório e construído coletivamente. Essa abordagem amplia a alfabetização científica e tecnológica, desenvolvendo competências interpretativas e argumentativas, condições essenciais para a formação de cidadãos críticos e participativos.

    Portanto, a inclusão da Física Moderna e Contemporânea no ensino básico não deve ser vista apenas como uma atualização de conteúdo, mas como uma estratégia de humanização do ensino de Física, ao favorecer o diálogo entre ciência, tecnologia, cultura e significado. Mesmo com tanta informação disponível na internet, ensinar FMC na escola, valorizando a interação entre colegas e a experimentação com objetos de aprendizagem, continua sendo fundamental.

    Além disso, a exploração de conceitos abstratos da FMC por meio de atividades manuais, experimentos e simuladores digitais pode ajudar os jovens, hoje bombardeados por estímulos constantes, a recuperar a capacidade de concentração e reflexão, ao transformar o aprendizado em uma experiência concreta e envolvente.

    Afinal, o desejo de todo professor de Ciências é que o estudante compreenda o universo como um conjunto de relações dinâmicas entre conceitos, fenômenos e pessoas, o que expressa, em última instância, o próprio espírito da ciência moderna e da aprendizagem significativa.

Referências

AUSUBEL, David P.AQUISIÇÃO E RETENÇÃO DE CONHECIMENTOS: uma perspectiva cognitiva. Tradução de Lígia Teopisto. Lisboa: Plátano (ou Interamericana em ed. brasileira), 2003. Disponível em: https://www.amazon.com.br/Aquisi%C3%A7%C3%A3o-Reten%C3%A7%C3%A3o-Conhecimentos-Perspectiva-Cognitiva/dp/9727073646. Acesso em: 01 nov. 2025. Amazon Brasil

ROVELLI, Carlo. Sete Breves Lições de Física. Tradução de [nome do tradutor]. Rio de Janeiro: Objetiva, 2015.

MOREIRA, Marco Antônio. UNIDADES DE ENSINO POTENCIALMENTE SIGNIFICATIVAS – UEPS. Porto Alegre: Instituto de Física – UFRGS, 2011. Disponível em (PDF): http://www.if.ufrgs.br/~moreira/UEPSport.pdf. Acesso em: 01 nov. 2025. Instituto de Física UFRGS

TESTA, M. J.; LOPES, [inicial(is)]; VIDMAR, UM OLHAR PARA A DISCIPLINA CURRICULAR CULTURA DIGITAL DO NOVO ENSINO MÉDIO: a relação das Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação e o Ensino de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEP), 2023. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rbef/a/GzKFWVjFrzPhHJf3L8xL8ZS/?format=html&lang=pt. Acesso em: 01 nov. 2025. SciELO

GOULART, Guilherme Salgueiro; LEONEL, André Ary.REVISÃO DA LITERATURA SOBRE O ENSINO DE FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA NO ENSINO MÉDIO SOB A ÓTICA DA TAS: problemáticas emergentes a partir de eventos brasileiros de ensino de física. Revista Dynamis, FURB, v.28, n.1, p.231–251, 2022. (Arquivo fornecido). Disponível em https://ojsrevista.furb.br/ojs/index.php/dynamis/article/view/103

KUHN, Thomas S.A ESTRUTURA DAS REVOLUÇÕES CIENTÍFICAS. 1. ed. (The Structure of Scientific Revolutions). São Paulo: Perspectiva / tradução e edições diversas; 1962 (obra original). Disponível (cópia/pdf em repositórios): https://www.ige.unicamp.br/wp-content/uploads/sites/2/2018/08/KUHN-1962-A-estrutura-das-Revolu%C3%A7%C3%B5es-Cient%C3%ADficas.pdf. Acesso em: 01 nov. 2025. lri.fr

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J.FUNDAMENTALS OF PHYSICS. 10. ed. [ou ed. disponível em português: Fundamentos de Física]. Rio de Janeiro / São Paulo: LTC / Wiley (edições e traduções variam). Exemplo de página do livro (edição inglesa): https://www.amazon.com.br/Fundamentals-Physics-David-Halliday/dp/111823071X. Acesso em: 01 nov. 2025. Amazon Brasil

TIPLER, Paul A.; MOSCA, Gene.FÍSICA PARA CIENTISTAS E ENGENHEIROS. (varias edições e traduções). Exemplo de referência/registro: https://www.amazon.com/Physics-Scientists-Engineers-Paul-Tipler/dp/142920124X. Acesso em: 01 nov. 2025. Amazon

SERWAY, Raymond A.; JEWETT, John W.PRINCÍPIOS DE FÍSICA (Principles of Physics). São Paulo: Cengage Learning Brasil (edições em português), várias edições. Exemplo de catálogo: https://minhabiblioteca.com.br/catalogo/livro/76767/princ-pios-de-f-sica-v-2/. Acesso em: 01 nov. 2025. Minha Biblioteca+1

TERRAZZAN, Eduardo Adolfo. A INSERÇÃO DA FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA NO ENSINO DE FÍSICA NA ESCOLA DE 2º GRAU. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v.9, n.3, p.209-214, 1992. (Tese/Trabalho citado na literatura histórica). Disponível (registro/repositório): https://repositorio.usp.br/item/000742484. Acesso em: 01 nov. 2025. Repositório da Produção USP

MONTEIRO, M. A.; NARDI, R.; BASTOS FILHO, J. B.A SISTEMÁTICA INCOMPREENSÃO DA TEORIA QUÂNTICA E AS DIFICULDADES DOS PROFESSORES NA INTRODUÇÃO DA FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA NO ENSINO MÉDIO. Ciência & Educação, 2009. Disponível em: https://www.scielo.br/j/ciedu/a/bqMYJGjV6zGgMm7N6FpBWFQ/. Acesso em: 01 nov. 2025. SciELO+1

OSTERMANN, Fernanda; MOREIRA, Marco A.UMA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA SOBRE A ÁREA DE PESQUISA “FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA NO ENSINO MÉDIO”. Investigações em Ensino de Ciências, v.5, n.1, p.23–48, 2000. (citado em revisões históricas sobre FMC). Fonte secundária: https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/7392 (ou referências de repositórios). Acesso em: 01 nov. 2025.

Mídias

1. O que é FÍSICA MODERNA e CONTEMPORÂNEA?

2. Carlo Rovelli – Teoria quântica: o mundo que você vê não é o que você vive

3. David Ausubel e a Teoria da Aprendizagem Significativa