NATUREZA DA CIÊNCIA NO ENSINO MÉDIO: UM ESTUDO DE CASO

## NATUREZA DA CIÊNCIA NO ENSINO MÉDIO: UM ESTUDO DE CASO

## NATURE OF SCIENCE IN HIGH SCHOOL: A CASE STUDY

## Breno Cavalcante de Araújo , André Ferrer P. Martins 1 2

1 UFRN/PPGECNM, breno8891@yahoo.com.br

2 UFRN/DPEC, aferrer34@yahoo.com.br

## Resumo

Este trabalho trata de uma breve investigação acerca do tema Natureza da Ciência (NdC), envolvendo a sua inserção numa sala de aula do ensino médio a partir de uma perspectiva histórico-filosófica. Inicialmente, apresentamos algumas justificativas do porquê da utilização da História e da Filosofia da Ciência no ensino de Física para tratar de questões relativas à Natureza da Ciência. Em seguida, relatamos a proposta de estratégia de aplicação dessa temática em sala de aula por meio de textos históricos relativos à luz e visão. A unidade didática construída foi aplicada em uma turma de vinte e dois alunos do segundo ano do nível médio de ensino do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN). Questionários foram utilizados na tentativa de avaliar essa prática, buscando também, com isso, identificar as concepções epistemológicas dos alunos a respeito de aspectos da Natureza da Ciência. Os resultados indicaram que, apesar de alguns avanços, a maior parte dos alunos pesquisados ainda apresenta uma visão deformada da ciência. Acreditam numa ciência como conhecimento superior, isenta de aspectos subjetivos e de influências externas em seu processo de construção, estabelecido fielmente por um método que a direciona e que leva, finalmente, a um conhecimento que representa uma verdade absoluta. Isso mostra o quanto é complexo o trabalho na direção de problematizar concepções de ciência consideradas equivocadas ou distorcidas. É necessário um contínuo aperfeiçoamento dessa estratégia, juntamente com a utilização de tantas outras abordagens didáticas que caminham na mesma direção, para que melhores resultados sejam obtidos.

Palavras-chave : Natureza da Ciência, História e Filosofia da Ciência, Ensino de Física.

## Abstract

This paper reports a brief investigation on the subject Nature of Science (NOS), involving its insertion in a high school classroom from a historicalphilosophical perspective. Firstly, we present some of the reasons to use History and Philosophy of Science in physics teaching to address questions concerning the Nature of Science. Then, we describe the implementation strategy of this theme in classroom using historical texts relating to light and vision. The teaching unit built was applied to a class of twenty-two students from the second year of high school level of the Federal Institute of Education, Science and Technology of Rio Grande do Norte (IFRN). Questionnaires were used in an attempt to evaluate this practice, also seeking thereby to identify the epistemological conceptions of students about some

aspects of the Nature of Science. The results indicated that, despite some advances, the majority of students surveyed still present a distorted view of science. They believe in science as superior knowledge, free from subjective aspects and external influences in its construction process, established faithfully under a method that directs it and leads finally to a knowledge that is absolute truth. This shows how complex is the work in the direction of problematizing conceptions of science considered misleading or distorted. It is necessary a continuous improvement of this strategy, along with the use of many other didactical approaches that go in the same direction, to obtain better results.

Key words: Nature of Science, History and Philosophy of Science, Physics teaching

## Introdução

Este trabalho faz parte de um estudo mais amplo, cuja linha de investigação trata de concepções acerca da Natureza da Ciência (NdC) manifestas por alunos de nível médio de ensino.

Tal iniciativa foi motivada a partir da atual situação de ensino, em geral, e do ensino de Física, em particular. São muitos os alunos evadidos e com baixo índice escolar, bem como os docentes despreparados e desmotivados com sua atuação profissional. Mesmo sabendo que a inserção da temática NdC e suas faces histórica, filosófica, sociológica - e até religiosa - não irá resolver todos os problemas existentes entre alunos e a disciplina de Física, acreditamos que pode ser, sem dúvida, mais uma contribuição, mais uma 'estratégia' a ser utilizada em vista de um ensino de melhor qualidade.

Uma das maneiras de se abordar questões relativas à NdC em sala de aula é com o uso da História e da Filosofia da Ciência (HFC), como a literatura da área de Ensino de Ciências vem apontando há bastante tempo (VANNUCCHI, 1996; BARROS E CARVALHO, 1998; GUERRA, REIS E BRAGA, 2002; BATISTA, 2004; EL-HANI, 2006; FORATO, MARTINS E PIETROCOLA, 2008; FORATO, 2009).

A respeito do porquê trabalhar elementos da HFC em sala de aula como estratégia de auxílio a uma melhor aprendizagem e aproximação dos alunos à disciplina, além de permitir lidar com aspectos da NdC, Matthews assinala que:

A história, a filosofia e a sociologia da ciência não têm todas as respostas para essa crise, porém possuem algumas delas: podem humanizar as ciências e aproximá-las dos interesses pessoais, éticos, culturais e políticos da comunidade; podem tornar as aulas de ciências mais desafiadoras e reflexivas, permitindo, deste modo, o desenvolvimento do pensamento crítico; podem contribuir para um entendimento mais integral da matéria científica, isto é, podem contribuir para a separação do mar de falta de significação que se diz ter inundado as salas de aula de ciências, onde fórmulas e equações são recitadas sem que muitos cheguem a saber o que significam. (MATTHEWS, 1995, p. 165).

A HFC pode dar contribuições na perspectiva de que o ensino de Física não continue alimentando nossos alunos com uma 'falsa Física', presa a currículos e livros puramente matemáticos (sem querer de forma alguma desprezar a matemática) e enxertados com uma 'pseudo' e resumida visão de ciência. É

necessário ver o que está por trás da Física: 'os alunos de primeiro e segundo grau devem aprender não somente o conteúdo das ciências atuais, mas também algo acerca da 'Natureza da Ciência'' (MATTHEWS, 1995, p. 166).

'Aquilo que desejamos no processo de educação dos jovens, não é a mera obtenção de resultados, mas dos métodos e, sobretudo, da história da ciência' (Jenkins apud Matthews, 1989, p. 19). Não basta treinar alunos para concursos vestibulares. Esse não deve, de forma alguma, ser o foco do ensino de Física, mas apenas uma consequência de uma atividade docente voltada para a educação/formação do cidadão alfabetizado cientificamente. A intenção é formar alunos capazes de pensar, de questionar, de decidir e não de serem mecanizados.

Foi, então, no âmbito dessa problemática e a partir de trabalhos já realizados (FORATO, 2009 e SILVA, 2010) que elaboramos um conjunto de aulas, com base na história da óptica da antiguidade até o início do século XIX, a fim de identificarmos algumas concepções epistemológicas que alunos do ensino médio apresentam, bem como seus modelos sobre visão. Mesmo utilizando-se da história, essa não será o foco do trabalho, e sim a inserção de fatores da NdC durante as aulas de Física, mais especificamente no estudo de Óptica.

Além de textos históricos, a unidade didática criada continha questionários voltados à investigação de concepções de NdC presentes em alunos do ensino médio.

Pretende-se, com essa pesquisa, contribuir com outros trabalhos já realizados por diversos autores (p. ex.: Praia, Pérez e Vilches, 2007; Pérez et al., 2001; Moura, 2008; Andrade, 2008) que problematizam concepções acerca da ciência transmitidas pelo ensino.

## Abordagem escolhida

Como sugestão de aplicação e investigação, utilizamos textos de natureza histórico-filosófica como material didático para inserção de elementos da NdC. Tais textos foram retirados de Forato (2009). Houve a aplicação de questionário a fim de investigar as concepções dos alunos, sendo esse instrumento aplicado anteriormente às discussões e novamente aplicado após o desenvolvimento da unidade didática, no intuito de verificar as alterações ocorridas e possíveis divergências de pensamento após as discussões históricas e filosóficas geradas pelos textos (ver questionário no Anexo).

A investigação foi realizada com 22 (vinte e dois) alunos do 2° ano do nível médio de ensino, do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN). Todo o trabalho, em fase de aplicação, durou cerca de cinco semanas, sendo a primeira e a última semanas destinadas à realização/aplicação dos questionários introdutório e final. As três semanas intermediárias foram destinadas à leitura e discussão dos textos históricos.

## Resultados e discussão

Nesse trabalho, vamos nos limitar à discussão acerca dos resultados dos questionários, sem detalharmos o desenvolvimento das atividades realizadas em sala de aula com os textos históricos.

A partir dos dados obtidos nos questionários introdutório e final, foi possível observar uma pequena mudança nas respostas fornecidas, após a utilização dos textos históricos da história da luz como material didático de aproximação do discente à NdC.

Devido ao fato de, na primeira questão (' Em sua opinião, a ciência é diferente de outras formas de conhecimento? Discuta '), não haver surgido respostas negativas, preferimos apresentar esses resultados em um gráfico separado. Com essa pergunta foi possível identificar, basicamente, dois tipos de respostas: 'Sim, a ciência é diferente, pois apresenta finalidades diferentes das outras formas de conhecimento' e 'Sim, a ciência é diferente, pois é superior às demais formas de conhecimento'.

Gráfico 1: respostas aos questionários introdutório e final para a questão 1.

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Nesse primeiro gráfico, vemos, de forma louvável, que - após a leitura e discussão dos testos históricos - o número de alunos que defendem uma ciência diferente e superior das demais formas de conhecimento diminui de quase 50% para pouco mais de 30%, enquanto que, consequentemente, o número de alunos que defendem uma ciência diferente das demais formas de conhecimento, devido às finalidades serem distintas, aumenta de pouco mais de 50% para quase 70%.

Vemos, a seguir, dois outros gráficos referentes às respostas (que correspondem à interpretação sintetizada pelo pesquisador em face do texto escrito pelo aluno), em dados percentuais, das questões de 2 a 6 dos questionários inicial e final. Nesses gráficos, explicitamos apenas as afirmativas, as negativas e uma terceira resposta correspondente a 'outros'. Essa categoria diz respeito à incerteza/dúvida na resposta do aluno, desvio de raciocínio/objetivo da questão ou, simplesmente, à ausência de resposta na questão mencionada.

Gráfico 2: respostas ao questionário introdutório (q2 a q6).

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Gráfico 3: respostas ao questionário final (q2 a q6).

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Como vemos, na segunda questão (' Você acredita que aspectos como imaginação, criatividade, crença religiosa, interesses econômicos, interesses sociais, etc. interferem no processo de investigação científica? Discuta '), o número de alunos que passaram a defender/acreditar numa ciência menos 'objetiva' (envolta por interesses pessoais, econômicos, sociais etc) aumentou de cerca de pouco mais de 70% para mais de 80% após a utilização dos textos históricos em sala de aula. Percebemos, por outro lado, que nas questões 3, 4 e 5 - todas relacionadas, de forma geral, ao método científico - não há nenhuma alteração significativa quanto às respostas fornecidas antes e depois da utilização dos textos, mantendo-se nesses alunos, como nos mostram os gráficos, a concepção de um 'método científico' como prática obrigatória dos cientistas e relacionada, em geral, a uma visão de natureza empírico-indutivista. E, finalmente, na ultima questão (' As leis e os princípios científicos, uma vez estabelecidos, são considerados verdadeiros. Comente essa afirmação ') enxergamos um pequeno aumento no número de alunos defendendo que a ciência não é uma verdade absoluta.

Ainda que pouco expressiva, não podemos deixar de evidenciar a melhora 1 ocorrida na concepção de uma parcela dos alunos dessa turma em particular. Com exceção do método científico, percebemos que, após a utilização dos textos históricos como estratégia didática de inserção de elementos de NdC, ocorreu uma (re)construção das concepções epistemológicas acerca da ciência, concebendo-a como atividade menos 'objetiva' e não detentora da verdade absoluta.

## Conclusão

A ciência, para este trabalho, assim como para tantos outros, é fruto de um processo complexo e que quase nunca segue em linha reta. As idas e vindas, as afirmações, as confirmações e as refutações estão sempre presentes, quando não, todas de uma só vez. Os métodos, as 'receitas' quase sempre mudam - se não mudam sempre! Não há como concebermos e, pior, transmitirmos a ciência como um produto pronto, acabado e isento de todo tipo de subjetividade.

Com base em nossos resultados, evidenciamos que a maior parte dos alunos pesquisados ainda apresenta uma visão deformada da ciência. Acreditam numa ciência como conhecimento superior, isenta de aspectos subjetivos e de influências externas em seu processo de construção, estabelecido fielmente por um método que a direciona e que leva, finalmente, a um conhecimento que representa uma verdade absoluta. Isso mostra o quanto é complexo o trabalho na direção de problematizar concepções de ciência consideradas equivocadas ou distorcidas e, no mais das vezes, profundamente arraigadas e difíceis de serem questionadas. Essa tarefa deve ser de longo prazo e envolver outras unidades didáticas, acerca de outros assuntos.

Não descobrimos a solução nem obtivemos os melhores resultados, mas evidenciamos que, em nosso caso particular, a utilização e discussão de textos históricos como estratégia de (re)construção das concepções de NdC de alunos do ensino médio foi válida, tendo em vista que, por menor que tenham sido os resultados obtidos, eles existiram e apontaram na direção pretendida. Acreditamos, ainda, que essa não deve ser, de forma alguma, a única estratégia de inserção da NdC em sala de aula. É necessário um contínuo aperfeiçoamento dessa estratégia, juntamente com a utilização de tantas outras abordagens didáticas que caminham na mesma direção, para que assim nossos alunos possam ser alfabetizados cientificamente e (re)aproximados da magnífica tarefa de fazer ciência.

## Referências

ANDRADE, Clarissa Souza de. Concepções de alunos do curso de Pedagogia da UFRN acerca da Natureza da Ciência : subsídios à formação de professores. Dissertação de mestrado, Departamento de Educação, UFRN, 2008.

BARROS, M. A.: CARVALHO, A. M. P. A História da Ciência iluminando o ensino de visão. Ciência &amp; Educação , Bauru, v. 5, n. 1, p. 83-94, 1998.

BATISTA, I. L. O Ensino de Teorias Físicas mediante uma estrutura HistóricoFilosófica. Ciência &amp; Educação , Bauru, v. 10, n. 3, p. 461-476, 2004.

EL-HANI, C. N.. Notas sobre o ensino de história e filosofia da ciência na educação científica de nível superior. In: SILVA, C. C. Estudo de História e Filosofia das Ciências: subsídios para aplicação no ensino. São Paulo: Livraria da Física, p. 3-21, 2006.

FERNÁNDEZ, Isabel et al. Visiones deformadas de la Ciencia transmitidas por la enseñanza. Enseñanza da las Ciencias , v. 20, n. 3, p. 477-488, 2002.

FORATO, Thaís Cirino de Mello. A Natureza da Ciência como saber escolar : um estudo de caso a partir da história da luz. Tese de doutorado, Faculdade de Educação, USP, 2009.

FORATO, T.C.M; MARTINS, R.A; PIETROCOLA, M. Teorias da luz e Natureza da ciência : elaboração e análise de curso aplicado no ensino médio. In: XI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, 2008, Curitiba. Atas do XI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, 2008, p. 1-11.

GUERRA, A; REIS, J. C.; BRAGA, M. Um julgamento no Ensino Médio - Uma Estratégia para Trabalhar a Ciência sob Enfoque Histórico-Filosófico. Física Na Escola , São Paulo, v. 3, n. 1, p.8-11, 2002.

MARTINS, André F. P. História e Filosofia da Ciência no Ensino: Há muitas pedras nesse caminho... Cad. Bras. Ens. Fís ., v. 24, n. 1, p. 112-131, abr. 2007.

MATTHEWS, Michael R. História, Filosofia e Ensino de Ciências: a tendência atual de reaproximação. Cad. Cat. Ens. Fís ., v. 12, n. 3, p. 164-214, dez. 1995.

MIRANDA, E. M. et al. Concepções de professores sobre aspectos da Natureza da Ciência . In: Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciência, VII, Florianópolis, 2009.

MOURA, Breno A. A aceitação da óptica newtoniana no século XVIII : subsídios para discutir a Natureza da Ciência no Ensino. Dissertação de mestrado, Instituto de Física, USP, 2008.

PACCA, Jesuína L. A.; SCARINCI, Anne L. Concepções dos professores e a ressignificação das atividades na sala de aula. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências , v. 13, n. 1, p. 57-72, 2011.

PRAIA, João; PÉREZ, Daniel G.; VILCHES, Amparo. O papel da Natureza da Ciência na educação para a cidadania. Ciência &amp; Educação , v. 13, n. 2, p. 141-156, 2007.

PÉREZ, Daniel G. et al . Para uma imagem não deformada do trabalho científico. Ciência &amp; Educação , v. 7, n. 2, p. 125 - 153, 2001.

SILVA, Boniek V. C. Controvérsias sobre a natureza da luz : uma aplicação didática. Dissertação de mestrado, UFRN, 2010.

SILVEIRA, Fernando Lang da; PEDUZZI, Luiz O. Q. Três episódios de descoberta científica: da caricatura empirista a uma outra história. Cad. Bras. Ens. Fís ., v. 23, n. 1, p. 26-52, abr. 2006.

VANNUCCHI, A. I. História e Filosofia da Ciência : da teoria para a sala de aula. 1996. Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Física e à Faculdade de Educação da USP, Universidade de São Paulo, São Paulo.

## Anexo

Questionário inicial/final para ser aplicado a alunos do ensino médio acerca da Natureza da Ciência.

## Dados do aluno

Nome:

Idade:

Turno: manhã ( ) tarde ( ) noite ( )

## Instruções:

- I. Por favor, todas as questões devem ser respondidas e justificadas.
- II. Não existem respostas 'certas' ou 'erradas'. Nosso único interesse é abstrair sua opinião acerca do tema ciência .
- 1. Em sua opinião, a ciência é diferente de outras formas de conhecimento? Discuta.

- 2. Você acredita que aspectos como imaginação, criatividade, crença religiosa, interesses econômicos, interesses sociais, etc. interferem no processo de investigação científica? Discuta.
- 3. Os cientistas, em seu trabalho, seguem um método estabelecido. Discuta essa afirmação.
- 4. As investigações científicas começam pela observação do fenômeno a ser estudado. Comente essa afirmação.
- 5. Há investigações científicas que dispensam a realização de experimentos? Explique sua resposta.
- 6. As leis e os princípios científicos, uma vez estabelecidos, são considerados verdadeiros. Comente essa afirmação.