MÁQUINAS TÉRMICAS: ASPECTOS DA TRANSPOSIÇÃO DIDÁTICA MATERIALIZADOS EM LIVROS DIDÁTICOS DE FÍSICA

## MÁQUINAS TÉRMICAS: ASPECTOS DA TRANSPOSIÇÃO DIDÁTICA MATERIALIZADOS EM LIVROS DIDÁTICOS DE FÍSICA

## MACHINES HEAT: ASPECTS OF DIDACTIC TRANSPOSITION MATERIALIZED IN PHYSICS TEXTBOOKS

## Sarah Mariane Ormond de Gouvêa 1 , Nádia Cristina Guimarães Errobidart 2

1 Universidade Federal de Mato Grosso do Sul/Instituto de Física/Discente do Curso de Física Licenciatura, sarahormond\_@hotmail.com

2 Universidade Federal de Mato Grosso do Sul/Instituto de Física/docente do Programa de Pós Graduação em Ensino de Ciências e Curso de Física Licenciatura, nacriguer@gmail.com

## Resumo

O artigo apresenta parte dos resultados de uma pesquisa que teve como objetivo caracterizar a o processo de transformação do saber relacionado ao estudo do calor, desde sua produção na esfera científica até sua materialização como objeto de ensino, em livros didáticos de física, publicados no período de 1927 e 2011, utilizando a teoria da transposição didática como referencial. Especificamente expomos análise das implicações sobre as alterações na publicidade e programabilidade dos conceitos explorados na textualização de máquinas térmicas. Identificamos uma alteração na sequência discursiva, com redução de capítulos, tópicos e subtópicos e redução significativa na quantidade de saberes parciais apresentados na textualização de máquinas térmica. Essa diminuição sinaliza ação da vigilância epistemológica no processo de atualização moral e biológica. As informações apresentadas na textualização do saber e as figuras empregadas na abordagem sofreram mudanças significativas com o passar dos tempos e o desenvolvimento tecnológico industrial. Evidenciamos indícios de que documentos oficiais influenciaram na exclusão de saberes que não são mais considerados importantes para o entorno social e na textualização de uma forma geral.

Palavras-chave : transposição didática; máquinas térmicas; livros didáticos.

## Abstract

The article presents some results of a survey that aimed to characterize the transformation process of knowledge related to the study of heat, since its production in the scientific sphere and its materialization as objects of education in physics textbooks, published between 1927 and 2011 using the theory of didactic transposition as a reference. Specifically expose analysis of the implications of changes in advertising and programmability of the concepts explored in the textualization of thermal machines. We identified a change in the discursive sequence, down chapters, topics and subtopics and significant reduction in the amount of partial knowledge presented in textualisation thermal machines. This decrease indicates action of epistemological vigilance in the moral and biological update process. The information presented in the textualization of knowledge and figures used in the approach undergone significant changes with the passage of time

and technological industrial development. We show evidence that official documents influenced the exclusion of knowledge that are no longer considered important in the social environment and textualization in general.

Keywords : didactic transposition; study of heat engines; textbooks.

## Introdução

Os livros didáticos presentes no parte do contexto escolar há pelo menos dois séculos materializa os saberes que transitam dentro do ambiente escolar, podendo exercer neste contexto diferentes funções pedagógicas (MEGIB NETO e FRACALANZA, 2003; FERREIRA e SELLES, 2004). Esse material pode ser como currículo escrito ou 'como um texto curricular que reinterpreta sentidos e significados de múltiplos contextos e que constitui uma produção cultural a se efetivar, nas diferentes leituras realizadas no espaço escolar' (LOPES, 2007, p. 214).

Considerando a importância desse material realizamos uma investigação de caráter qualitativo, pautada na análise de conteúdo, na qual selecionamos livros didáticos publicados em diferentes períodos do contexto nacional com o de evidenciar aspectos da transposição didática do saber sábio ao saber a ensinar de conteúdos/saberes abordados na disciplina de Física, no ensino médio, Utilizando a teoria de Yves Chevallard (1991) como referencial teórico.

Nesse trabalho apresentamos apenas alguns resultados de um projeto de pesquisa que teve como objetivo identificar e analisar trajetória da transposição didática dos saberes associados ao estudo do calor desde a sua produção na esfera científica até a etapa final de transformação em objeto de ensino. Especificamente aqueles relacionados a desincretização, a publicidade e a programabilidade do saber associado a máquinas térmicas, tecendo considerações sobre o processo de manutenção, introdução ou retirada de um saber parcial da textualização apresentada num livro didático. Esse saber foi selecionado para essa análise por apresentar alterações significativas na sua textualização, com o passar dos anos.

## Referencial teórico

O referencial teórico utilizado para esse trabalho é a Teoria da Transposição Didática, proposta Yves Chevallard (1991), a qual realiza um estudo sobre a trajetória das transformações realizadas sobre um saber desde a sua produção científica até a sua inserção no ambiente escolar. Está alicerçada na existência de três saberes: o saber sábio, resultante das pesquisas científicas publicadas em periódicos da área; o saber a ensinar, que representa as transformações da produção científica em objetos de ensino para o contexto de sala de aula e o saber ensinado apresentado pelo professor em sala de aula.

Chevallard (1991) aponta dois processos: a transposição didática externa que engloba as transformações realizadas sobre o saber sábio para torná-lo objeto de ensino, ou seja, o saber a ensinar materializado em materiais didáticos e a transposição didática interna na qual o professor transforma o saber a ensinar no saber ensinado, presente em sala de aula. Essas transformações são realizadas por cientistas, especialistas, professores e outros agentes ligados ao contexto educacional e que fazem parte de uma instituição denominada pelo autor de noosfera.

Para a elaboração de textos do saber a ensinar Chevallard (1991) aponta alguns aspectos norteadores das ações da noosfera. Segundo ele, ela precisa fragmentar o saber sábio em saberes parciais para depois desvinculá-los dos problemas que lhe deram origem generalizando-os eliminando as motivações pessoais e as ideologias dos produtores do conhecimento científico, realizando respectivamente um desincretização, descontextualização e despersonalização do saber.

Além disso, a noosfera realiza durante a elaboração de textos do saber a ensinar a programabilidade da aquisição do saber e sua publicidade. O primeiro processo consiste na preparação de uma sequência discursiva que visa uma aquisição progressiva do saber a ensinar, através de um texto com começo, meio e fim (mesmo que temporário), definido de forma racional e com o objetivo de auxiliar o processo de aprendizagem. O outro fator está associado às finalidades e os objetivos da transposição realizada, a partir das definições utilizadas para explicitar a compreensão e a extensão do saber transformado (CHEVALLARD, 1991).

Para efetuar essas ações a noosfera leva em consideração necessidades e/ou exigências do contexto social emitindo juízos sobre a manutenção, retirada ou introdução de saberes, num material pedagógico como o livro didático. Chevallard (1991) considera essas ações como um processo necessário para manter a atualização moral e biológica do saber a ensinar e a adequação às necessidades da sociedade.

Dentre as muitas instituições que apresentam alguma relação com o contexto educacional e constituem a noosfera, destacamos a composta pelos agentes da esfera governamental que elaboram as leis e diretrizes educacionais oficiais.

Consideramos que os autores de livros didáticos, um dos membros da noosfera responsável pela elaboração desses materiais, podem realizar suas escolhas no processo de seleção e apresentação do saber a ensinar a partir das leis e diretrizes educacionais. Segundo Lopes (2007) esses materiais didáticos muitas vezes recontextualizam orientações oficiais e fazem questão de anunciar nas etapas de divulgação sua sintonia com as mesmas.

## Procedimentos metodológicos

Realizamos uma análise qualitativa, pautada na análise de conteúdo, em livros didáticos de Física, publicados em diferentes momentos da educação brasileira. Vamos apresentar nesse trabalho o livro mais antigo e o mais recente de nossa análise: Physica - curso secundário (REUNIÃO DE PROFESSORES, 1927) publicado antes da promulgação da primeira LDB/1961; Curso de Física (MÁXIMO e ALVARENGA, 2011) uma obra que possui edições publicadas desde a década de 1970 até 2011 e que não apresenta alterações na textualização do saber a ensinar sobre máquinas térmicas.

## A coleta de dados

A coleta de dados nos livros didáticos foi realizada a partir da leitura do sumário e do corpo do texto de cada uma das obras. Isso possibilitou a identificação da desincretização do saber, da programabilidade e publicidade dos aspectos utilizados pelos autores na abordagem do saber a ensinar relacionado ao estudo de

máquinas térmicas. Num primeiro momento buscamos evidenciar como os conceitos relacionados a esse assunto foram apresentados nos livros e posteriormente, avaliando as alterações na sua textualização, tecemos considerações sobre possíveis influências da noosfera na publicidade dos mesmos.

## Resultados e análise

Inicialmente apresentamos o resultado de uma pesquisa bibliográfica sobre orientações oficiais consideradas como possíveis fontes de influência no processo de materialização da transposição didática externa e posteriormente os resultados obtidos com a análise dos livros didáticos.

## Orientações oficiais

Considerando as reformas educacionais e leis vigentes no período de 1927 até 2011 como uma das fontes de influência do processo de transformação de um saber, realizamos uma pesquisa bibliográfica em documentos oficiais da educação nacional para assim caracterizar os objetivos atrelados ao ensino de ciências/física e que podem apresentar reflexos na materialização do saber a ensinar dos livros didáticos selecionados para o estudo.

A primeira obra analisada foi publicada no final década de 1920, período em que estava em vigor a Reforma João Luiz Alves, implantada em 1925. Nessa época, a sociedade brasileira vivia a transição entre o modelo agrário - exportador e o modelo urbano - industrial e esse contexto criou em torno da escola expectativas que levaram o ensino secundário e, particularmente, o de ciências a ser encarado como um preparo fundamental e geral para os jovens assumirem funções na sociedade (ZOTTI, 2004).

Na década de 1940 as orientações fornecidas pela reforma João Luiz Alves são substituídas pelas da Reforma Capanema. Ela apresentava como ponto positivo para o ensino de ciências o fato de conseguir dimensionar com muito mais clareza seu papel na educação e a metodologia que deveria ser empregada. Ao ensino de ciência foi imputado a responsabilidade de formar o espírito científico e propiciar a compreensão e utilidade dos conhecimentos científicos (ZOTTI, 2004).

A reforma Capanema permaneceu em vigor até a aprovação da primeira Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional - LDB, implantada pelo decreto lei 4024, de dezembro de 1961. Com ela o ensino médio passa a ter como finalidade a formação do indivíduo voltada para o domínio da técnica, da utilização dos recursos científicos e tecnológicos para vencer as dificuldades do mercado de trabalho (BRASIL, 1961). Com os ajustes de 1971 à LDB estabelece que o ensino de 1° e 2° graus tem por objetivo geral proporcionar ao aluno a formação necessária ao desenvolvimento de suas potencialidades como elemento de auto realização, qualificação para o trabalho e preparo para o exercício consciente da cidadania. Segundo suas orientações, ela almejava

- [...] tornar o educando capaz de explicar o meio próximo e remoto que o cerca e atuar sobre ele, desenvolvendo para tanto o espírito de investigação, invenção e iniciativa, o pensamento lógico e a noção da universalidade das leis científicas e matemáticas [...] (BRASIL, 1971, p. 179).

Em 1996 novas finalidades são estabelecidas para o ensino médio dentre as quais destacamos a preparação básica para o trabalho e a cidadania do educando, para continuar aprendendo, de modo a ser capaz de se adaptar com flexibilidade a novas condições de ocupação ou aperfeiçoamento posteriores (BRASIL, 1996).

Visando colocar em práticas as orientações da Lei n. 9394/96 o Ministério da Educação e Cultura - MEC estabelece um conjunto de prescrições cuidadosamente detalhadas nos Parâmetros Curriculares Nacionais - PCN. De acordo com esse documento, o ensino deve ser contextualizado para dar significado ao conhecimento escolar. Essa contextualização apesar da possibilidade contribuir com a preparação básica para o trabalho, tal como almeja a LDB, tem que ser entendida como '[...] recurso pedagógico para tornar a constituição de conhecimentos um processo permanente de formação de capacidades intelectuais superiores. (BRASIL, 2000, p. 82-83).

## Os livros didáticos de física

Os resultados obtidos com a análise da desincretização do saber sábio associado a máquinas térmicas sinalizam que a noosfera, durante o processo de vigilância epistemológica, realizado no decorrer dos anos, diminuiu consideravelmente a quantidade de conceitos apresentados como saber a ensinar materializado nos livros didáticos.

Nos dois capítulos do livro Reunião de Professores (1927), XVI - Machinas thermicas e XVIII - Thermodynamica, são explorados 29 saberes enquanto que no capítulo - Máquinas térmicas - a segunda lei da termodinâmica, do livro elaborado por Máximo e Alvarenga (2011) evidenciamos apenas sete, como mostra o quadro 1.

Quadro 1 - saberes utilizados na textualização de máquinas térmicas.

Muitos dos saberes apresentados no livro didático Reunião de Professores (1927) estão relacionados à descrição, funcionamento e utilização de peças, equipamentos e máquinas com significativa importância na indústria da época. Esse aspecto é evidenciado na textualização de tópicos como o destinado a abordar a caldeiras.

A caldeira ou gerador produz o vapor. É constituída com espessas folhas de ferro solidamente rebitadas. Há numerosas espécies de caldeiras, como as tubulares, de jogo interior, de ebullidores. As caldeiras tubulares empregamse nas machinas moveis por causa de suas dimensões [...]; constam de uma serie de tubos em cujo interior passam a chamma e os gazes de

combustão; a superfície de aquecimento é grande e a produção de vapor é rápida. As outras espécies de caldeiras [...] (REUNIÃO DE PROFESSORES, 1927, p. 215).

Essa descrição da caldeira e dos mecanismos de segurança adaptados a ela, por exemplo, sugere influência das necessidades sociais de preparar o jovem para o mercado de trabalho no contexto inicial do desenvolvimento industrial. Tal preparação era um aspecto atrelado ao ensino de ciências evidenciado nas orientações das Reformas João Luiz Alves e Capanema.

- É importante salientar que o ensino de ciências até a promulgação da Primeira Lei de Diretrizes e Bases da Educação Brasileira LDB/1961 mantinha estreita relação com as necessidades de preparar o jovem para assumir funções na sociedade, buscando a partir da descrição de equipamentos e máquinas propiciar a compreensão e utilidade dos conhecimentos científicos e, consequentemente, o domínio da técnica, da aplicação da ciência e tecnologia. Dessa forma a escola contribuiria com o desenvolvimento econômico, minimizando possíveis dificuldades que o jovem enfrentaria no mercado de trabalho.
- O desaparecimento de alguns saberes dos livros didáticos sinalizam desgaste biológico e moral, aspecto atrelado ao desenvolvimento científico e tecnológico e que, provavelmente, também influenciou a inserção dos novos saberes identificados. A noosfera com base no processo de vigilância epistemológica parece entender que a sociedade não precisaria mais conhecer os 'princípios e vantagens das turbinas a vapor', pois máquinas mais modernas já realizavam a mesma tarefa com muito mais eficiência: o saber é retirado do corpo do saber a ensinar.

O processo de publicidade do saber a ensinar passa então por uma etapa de transformação com o passar dos tempos e o desenvolvimento da tecnologia industrial: as informações apresentadas no corpo do texto e as figuras utilizadas para auxiliar na abordagem dos saberes sofrem mudanças significativas.

A máquina de Watt é um dos exemplos das alterações identificadas na textualização do saber a ensinar: no livro didático elaborado por Reunião de Professores (1927) evidenciamos no decorrer do capítulo uma descrição detalhada da máquina e várias figuras das partes/peças que a compunham (figura 1a). Os autores descrevem peças como o cilindro, a caixa de distribuição, o êmbolo, as manivelas e explicam como ocorre o processo de expansão do vapor na mesma.

Figura 1 - Ilustrações da Máquina de Watt a) livro didático Reunião de professores (1927, p. 226). b) livro didático elaborado por Máximo e Alvarenga (2011, p. 126).

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[...] Watt imaginou a expansão do vapor. Para isso, admitte-se o vapor durante uma fracção do caminho do embolo, um terço por exemplo, e depois corta-se a communicação da caldeira com o cylindro. A partir deste

momento, o vapor continua a tocar o embolo, mas com aumento de volume, com expansão. Com a mesma quantidade de vapor, obtêm-se mais trabalho, porque, quando a communicação com a caldeira esta cortada, é a expansão do vapor já entrado e utilizado que continua a movimentar o embolo; há, pois, trabalho supplementar sem gasto de vapor novo; e a economia de vapor produz economia de combustível. (REUNIÃO DE PROFESSORES, 1927, p. 225 - 226)

Os resultados indicam que o processo de publicidade do saber almejava propiciar compreensão dos conhecimentos científicos e também contribuir para com o domínio da técnica, da aplicação da ciência e tecnologia da época.

No livro didático de Máximo e Alvarenga (2011) esse saber aparece como uma nota de contextualização histórica indicada numa ilustração (figura 1b). Nela os autores mencionam que a máquina a vapor de James Watt foi um dos '[...] primeiros dispositivos que permitiram a transformação, em escala industrial, de calor em trabalho mecânico' (MÁXIMO E ALVARENGA, 2011, p.126). No corpo do texto enfatizam que as primeiras máquinas do século XVIII, utilizadas para movimentar moinhos deram origem a dispositivos industriais e contribuíram com a Revolução Industrial.

Com relação à programabilidade dos saberes evidenciamos que a noosfera modificou a estrutura de apresentação de alguns saberes, considerando a alteração de capítulos para tópicos e subtópicos.

Além disso, identificamos também uma diminuição na quantidade de saberes explorados na abordagem textual. Todos os saberes retirados do saber a ensinar, associado ao estudo da máquina térmica, eram utilizados para contextualizar a aplicação do conceito, indicavam a descrição de equipamentos ou máquinas e/ou detalhes sobre seu funcionamento.

## Considerações finais

A análise das duas obras sugere que as reformas e leis educacionais influenciaram no processo de vigilância epistemológica da noosfera sobre o saber a ensinar associado ao estudo de máquinas térmicas, materializado nos livros didáticos.

A forma como os autores do livro didático de 1927, representantes da noosfera na época, materializaram o saber a ensinar sobre máquinas térmicas sugere uma preocupação em discutir o processo de funcionamento das mesmas, seu emprego na indústria e os cuidados que deveriam ser tomados ao manuseá-las. No livro de Máximo e Alvarenga (2011) a abordagem sobre as máquinas térmicas possui um enfoque histórico sem o detalhamento evidenciado na obra da década de 1920.

Essa diferença de abordagem sugere que a noosfera de 1920 tinha uma preocupação em apresentar ao estudante uma textualização do saber que contribuísse para a formação de mão de obra, para a sociedade industrial em desenvolvimento. Muitos saberes parciais, aparentemente, tinham como objetivo possibilitar ao jovem reconhecer uma máquina/equipamento e entender seu funcionamento, formando seu espírito científico e preparando-o para o mercado de trabalho.

- O desenvolvimento tecnológico da sociedade atual provavelmente influenciou a retirada de muitos dos saberes parciais relacionados a textualização de máquinas térmicas e também a abordagem apresentada Máximo e Alvarenga (2011), a esse saber. As orientações oficiais mencionam a necessidade de contextualizar o saber apresentado, para que o mesmo faça sentido ao aluno. A abordagem histórica de máquinas térmicas pode ser um reflexo dessas orientações nas ações da noosfera.

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