NARRATIVAS HISTÓRICAS: VÁCUO, PRESSÃO ATMOSFÉRICA E NATUREZA DA CIÊNCIA

## NARRATIVAS HISTÓRICAS: VÁCUO, PRESSÃO ATMOSFÉRICA E NATUREZA DA CIÊNCIA HISTORICAL NARRATIVES: VACUUM, ATMOSPHERIC PRESSURE AND NATURE OF SCIENCE

José Diogo dos S. Nicácio , Juliana M. Hidalgo Ferreira , Arthur W. Skeete 1 2 Júnior , Mykaell M. da Silva 3 4

1

PPGECNM/ UFRN, diogonicacio@yahoo.com.br

2

PPGECNM/ UFRN, juliana\_hidalgo@yahoo.com

3

PPGECNM/ UFRN, arthurwinston@hotmail.com

4

DFTE/ UFRN, mykaell@dfte.ufrn.br

## Resumo

A presença da HFC no ambiente escolar permite uma melhor compreensão dos conceitos fundamentais da Física, na medida em que torna possível associá-los aos problemas que lhes deram origem. Favorece, ainda, a abordagem explícita e contextualizada de questões relacionadas à Natureza da Ciência, como a provisoriedade do conhecimento, o caráter cooperativo da atividade científica e a dependência da observação em relação a pressupostos teóricos. Em reflexões a respeito de como se explorar essas potencialidades, vem se apontando que o processo de elaboração de materiais e propostas didáticas para a inserção da HFC no ensino deve envolver uma profunda reflexão tendo em vista a construção de narrativas históricas que levem em conta as características da historiografia atual e, ao mesmo tempo, sejam apropriadas ao contexto educacional. À luz desses referenciais, propõe-se no presente trabalho refletir sobre um conjunto de textos histórico-pedagógicos elaborados para utilização no Ensino Médio, os quais retomam episódicos da História do Vácuo e da Pressão Atmosférica. Discutem-se os obstáculos e desafios particularmente enfrentados na elaboração dos textos. Procura-se chamar a atenção para as potencialidades no que tangem às discussões sobre a Natureza da Ciência.

Palavras-chave : HFC no Ensino, Natureza da Ciência, Vácuo, Pressão atmosférica.

## Abstract

The presence of HPS in the educational context allows a better understanding of fundamental concepts in physics, in that it makes it possible to link the concepts to the problems that gave rise to them. It also favors the explicit and contextualized approach related to Nature of Science issues, such as temporality of knowledge, the cooperative nature of scientific activity and the dependence of observation in relation to theoretical assumptions. Discussions on how to explore this potential has been pointing out that the process of elaboration of didactic materials and proposals for the inclusion of HPS in teaching should involve deep thought in view of the construction of historical narratives that take into account the characteristics of the current historiography and at the same time, are appropriate to the educational context. In light of these benchmarks, it is proposed in this paper a reflection on a set of historical-pedagogical texts prepared for use in high school, which reproduce

episodes of the History of Vacuum and Atmospheric Pressure. We discuss the obstacles and challenges faced particularly in drafting the text, and call attention to the potential of the texts concerning discussions on the Nature of Science.

Keywords : HPS in Teaching, Nature of Science, Vacuum, Atmospheric pressure.

## Considerações iniciais

A inserção de episódios históricos no Ensino de Ciências, em especial, no Ensino de Física vem sendo defendida há algumas décadas. Argumenta-se que utilizar uma perspectiva histórica pode trazer benefícios formativos para os estudantes: compreensão de aspectos relacionados à natureza do conhecimento científico, compreensão dos conteúdos científicos específicos e ampliação do nível cultural dos estudantes (MATTHEWS, 1994; PEDUZZI, 2001; MARTINS, 2006; LEDERMAN, 2012; FORATO, MARTINS & PIETROCOLA, 2012).

Num sentido mais extremo, afirma-se que 'uma compreensão bem fundamentada é necessariamente histórica' (MATTHEWS, 1994, p. 50). Nessa perspectiva, a História da Ciência é fundamental para uma compreensão aprofundada dos conceitos, permitindo relacionar os conhecimentos científicos aos problemas a que esses conhecimentos buscaram resolver, bem como a localização desses conhecimentos nas tradições de pensamento. Rejeita-se de acordo com essa argumentação o ensino a-problemático e a-histórico (GIL PÉREZ et al , 2001).

A inserção dessa perspectiva no ambiente escolar, além de recomendável dada à intrínseca relevância dos episódios históricos para o desenvolvimento científico, permite uma melhor compreensão dos conceitos fundamentais para a Física, na medida em que torna possível associá-los aos problemas que lhes deram origem . Favorece, ainda , a abordagem explícita e contextualizada de questões relacionadas à Natureza da Ciência , como a provisoriedade do conhecimento, o caráter cooperativo da atividade científica e a dependência da observação em relação a pressupostos teóricos.

Em reflexões a respeito de como se explorar essas potencialidades, vem se apontando que o processo de elaboração de materiais e propostas didáticas para a inserção da HFC no ensino deve envolver uma profunda reflexão tendo em vista a construção de narrativas históricas que não conduzam a uma pseudo-história, história Whig ou anacrônica e que, ao mesmo tempo, sejam apropriadas ao contexto educacional. Nesse sentido, a transposição didática da História da Ciência acadêmica, especializada, implica lidar com aspectos importantes. É fundamental formular atividades de ensino adequadas sob o ponto de vista pedagógico e epistemológico. Precisam ser levadas em conta questões como a seleção de mensagens sobre a ciência e de aspectos históricos a enfatizar, bem como a atenção quanto ao nível de aprofundamento dos aspectos históricos, do contexto não científico e dos aspectos epistemológicos (FORATO, 2009; HÖTTECKE, SILVA, 2010; FORATO, MARTINS e PIETROCOLA, 2012).

À luz desses referenciais, propõe-se no presente trabalho, especificamente, refletir sobre um conjunto de textos histórico-pedagógicos elaborados para utilização no Ensino Médio. 1 Discutem-se os obstáculos e desafios particularmente

enfrentados na elaboração dos textos. Procura-se chamar a atenção para as potencialidades do material elaborado, pontos que remetem explicitamente a reflexões relacionadas à utilização dos mesmos nesse contexto educacional.

As reflexões apresentadas poderiam abranger qualquer temática histórica, sendo a História do Vácuo e da Pressão Atmosférica tomada como exemplo para a discussão. Nesse caso, a compreensão aprofundada da ciência e sobre a ciência perpassa o entendimento do contexto em que as discussões sobre essas temáticas científicas foram forjadas, nos períodos da Antiguidade, Idade Media e Revolução Científica. Nesse último período, particularmente, a visão de que o ar tem peso e exerce pressão ganhou presença, passando a explicar fenômenos que, em períodos anteriores, costumavam ser atribuídos ao horror ao vácuo. Apesar do inegável potencial pedagógico dessa temática, a controvérsia histórica acerca do vazio e sua relação com o surgimento do conceito de pressão atmosférica costuma ser um elemento ausente no contexto educacional.

## Textos histórico-pedagógicos sobre a História do Vácuo e da Pressão atmosférica

Elaborar textos didáticos de cunho histórico-filosófico para o Ensino Médio é um desafio qualquer que seja a temática escolhida (ver FORATO, 2009). Selecionar e omitir conteúdos, pensar em como inseri-los depende de particularidades da temática histórica em si, do contexto educacional para o qual se dirige a proposta didática e dos seus objetivos específicos. Merece destaque a necessidade de simplificações e omissões, na transposição para esse contexto, das pesquisas especializadas em História da Ciência, produzidas pelos historiadores da ciência a partir de estudo aprofundado de fontes primárias e secundárias. Para a elaboração dos textos aqui discutidos foram realizadas escolhas difíceis diante a riqueza do material histórico e historiográfico. Foram produzidos textos curtos (2 a 3 páginas no máximo), divididos por períodos e centrados em alguns episódios históricos específicos: Texto 1: 'As concepções sobre o vácuo na Antiguidade', Texto 2: 'E as ideias continuavam surgindo....', Texto 3: 'E a História da Ciência segue, com rupturas e também continuidades...', Texto 4: 'Ideias sobre o vácuo na Idade Média - Parte 1', Texto 5: 'Ideias sobre o vácuo na Idade Média - Parte 2', Texto 6: 'O vazio na Revolução Científica - Parte 1', Texto 7: 'O vazio na Revolução Científica Parte 2'. Os textos estão disponíveis no site XXX 2 .

Nos textos relativos à Antiguidade foram apresentadas as controvérsias envolvendo Aristóteles, eleatas e atomistas quanto à existência do vazio. Nos textos sobre a Idade Média foram expostas evidências da época a favor da negação do vazio. Notadamente, foram lembradas discussões dos pensadores sobre elementos do cotidiano, como o sifão e o canudo, bem como experimentos imaginários sugeridos por esses pensadores. A negação do vazio mostrava a força da argumentação aristotélica em meio a algumas vozes dissonantes. Os dois últimos textos sobre a Revolução Científica registram o abalo à tradição do horror ao vácuo em função da retomada de argumentos atomistas e da concepção de que o ar tem peso e exerce pressão, o que sugeria novas interpretações para certos fenômenos.

Para a composição dos textos foram priorizados episódios que pudessem contextualizar as mensagens sobre a Natureza da Ciência selecionadas. Caso contrário, poderia haver sobrecarga de informações, extensão e complexidade excessivas que tornariam o material inadequado para o contexto e propósitos almejados. Foram omitidos dados biográficos minuciosos acerca de personagens aos quais se fez referência. Evitaram-se também indicações exaustivas de datas. A utilização desses elementos foi cautelosa e ocorreu exclusivamente em caso de relevância para objetivos pretendidos. Certas informações históricas foram deixadas de lado, ou não foram apresentadas com a mesma profundidade que aparecem em textos historiográficos. Omitiram-se, por exemplo, contribuições medievais de Philoponos e Avempace sobre o movimento, as quais indiretamente se relacionavam ao vazio. Foi preciso omitir a tentativa de Cardano de medir a densidade do ar.

Apesar do recorte criterioso, os conteúdos históricos selecionados são complexos. A complexidade da temática histórica abordada foi contrabalançada pelos cuidados com a formulação discursiva e com o nível de aprofundamento dos

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Figura 01 : Imagem do texto O vazio na Revolução Científica - Parte 1

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episódios históricos, tendo em vista a inteligibilidade dos textos. No primeiro texto, por exemplo, enfrentou-se o desafio de trazer para o ambiente escolar de forma adequada, tanto em termos da linguagem quanto do nível de aprofundamento dos conteúdos, aspectos que deixassem transparecer a complexidade das ideias sobre o vácuo na antiguidade, mas que, ao mesmo tempo, pudessem ser compreendidos pelos alunos. Como recurso didático, foram utilizadas analogias. Adicionalmente, procurou-se enfrentar possíveis dificuldades quanto à temática e aos conteúdos históricos por meio da interligação dos textos, com a introdução cautelosa e progressiva de questões e argumentos, os quais foram retomados de um texto para o outro. Considerando a pouca familiaridade dos estudantes com os conteúdos abordados, a opção pela retomada de questões e argumentos ao longo de textos, tencionou estabelecer oportunidades para que os leitores os compreendam.

Definições formais de expressões possivelmente desconhecidas pelos estudantes, como 'pressupostos teóricos', não foram oferecidas. No entanto, privilegiando certa autonomia do estudante-leitor, pretendeu-se que os contextos de utilização dessas expressões nos textos, bem como a recorrência das mesmas em diversas passagens, pudessem esclarecê-las. Explicou-se, por exemplo, mais de uma vez, que na Revolução Científica entrou em cena a pressão atmosférica como um novo 'pressuposto teórico' que levou a reinterpretações de fenômenos anteriormente atribuídos ao horror ao vácuo.

Utilizou-se linguagem coloquial, acessível, a fim de facilitar a interlocução com os estudantes-leitores. Ainda buscando a interlocução, os textos elaborados

mostraram pesquisadores em situações caracterizadas por elementos vivenciados pelos próprios alunos. O primeiro texto sobre a Idade Média, por exemplo, trouxe o comentário de Jean Buridan sobre o uso de canudos para sorver bebidas e a discussão de Avicena sobre o funcionamento de um sifão. Esse dispositivo retornou no primeiro texto sobre a Revolução Científica, na discussão entre Baliani e Galileu sobre o sifão inoperante. Esse mesmo episódio histórico, aliás, foi utilizado no texto de forma a humanizar o pesquisador mostrando que o mesmo faz perguntas, hesita, muda de ideia, tem dúvidas, recorre a colegas (seu comportamento não é tão distante dos próprios alunos). Ao longo dos textos, os alunos-leitores foram colocados diante de perguntas importantes para determinadas épocas, e, inclusive, foram assinaladas dúvidas possivelmente compartilhadas pelos próprios alunos:

Os corpos devem ser pressionados de acordo com a coluna de ar acima deles: 'Estamos imersos em um oceano de ar!!!!' (Uma pausa: Se há tanto ar em cima da gente nos pressionando, por que não somos esmagados contra a terra, então? Pergunte ao seu professor!) [Texto 6].

Buscando a interlocução, os textos apresentaram problemas e questões importantes, sobre as quais os leitores-alunos foram convidados a refletir, opinando sobre o desenvolvimento de uma ciência, cujo dinamismo foi ressaltado: 'Afinal, quem disse que estamos certos, isto é, que nossas interpretações são definitivas?'.

Como se pode notar, os textos elaborados combatem uma perspectiva que vem sendo constantemente criticada no ensino científico: 'a apresentação de conhecimentos previamente elaborados, sem dar oportunidade aos estudantes de contactarem e explorarem atividades na perspectiva de um ensino do tipo investigativo' (GIL PÉREZ et al, 2001, p. 126). E, para que o aluno de fato possa acompanhar a leitura e, de fato, participar através de um 'diálogo-investigação', justifica-se o cuidado quanto ao nível de aprofundamento dos episódios históricos, bem como a atenção quanto à existência de conteúdos históricos que não são de fácil compreensão (FORATO, MARTINS &amp; PIETROCOLA, 2012).

## Recortes históricos e Natureza da Ciência

Por meio da articulação dos conteúdos históricos selecionados , tencionou-se ao longo dos textos, enfatizar de modo explícito e contextualizado, como vêm sendo recomendado pela literatura, aspectos relacionados à natureza do conhecimento científico: a cooperação na ciência, a dependência das observações em relação a pressupostos teóricos, a possibilidade de desacordo entre os pesquisadores e a provisoriedade do conhecimento (MCCOMAS et al., 1998). Os textos foram elaborados de forma a se contraporem a determinadas visões deformadas de ciência: a visão a-problemática e a-histórica, a visão individualista e elitista, a visão acumulativa de crescimento linear e a visão indutivista e a-teórica da ciência (GIL PÉREZ et al, 2001). Problematizaram-se essas visões ingênuas de ciência de modo integrado. Isso porque, como a literatura da área tem mostrado, essas concepções ingênuas de ciência não são independentes, autônomas, mas sim, formam um esquema conceitual relativamente integrado: o conhecimento científico acumular-seia por meio de descobertas individuais realizadas sem dificuldade por cientistas geniais, agindo de modo neutro e imparcial.

Ao longo dos textos, buscou-se ilustrar as concepções sobre a natureza do conhecimento científico por meio de recortes históricos, isto é, da seleção de determinados conteúdos históricos específicos tais como: a argumentação dos eleatas, atomistas e aristotélica sobre o vácuo na antiguidade, as concepções

oriundas do período medieval relacionada o funcionamento do sifão e o experimento do canudo e a atribuição de um novo pressuposto teórico a pressão atmosférica na Revolução Científica. Dessa forma, definidos o contexto educacional e objetivos da proposta didática, a escolha das mensagens de NdC, da temática histórica e dos episódios históricos específicos se relacionam. Determinados conteúdos históricos foram selecionados devido a sua potencialidade como contextualização para aspectos da natureza da ciência. Essa contextualização foi deliberadamente explorada na redação dos textos histórico-pedagógicos, como se ilustra a seguir.

Em contraposição a uma visão de ciência a-problemática e a-histórica, enfatizou-se a busca laboriosa de soluções para problemas pelos pesquisadores:

'Mais ou menos na mesma época do Beeckman, Giovanni Baliani escreveu uma carta para Galileu Galilei (você já deve ter ouvido falar sobre ele!) pedindo ajuda para solucionar o problema de um sifão que deveria elevar água até uma colina de 21 m de altura, mas não funcionava (por isso o nome 'inoperante').' [Texto 6].

'[...] Como vimos, desde a Antiguidade as pessoas pensavam na relação entre vazio e movimento. Nicholas seguiu o mesmo rumo. Argumentou que quando um corpo se movia o ar a sua frente se condensava nos espaços vazios internos à matéria 'ar'. Para ele, o fenômeno do movimento mostrava que o vazio existia na natureza. [Texto 5]

Os trechos destacados acima evidenciam também outra característica importante da ciência: a cooperação. Essas e outras diversas passagens dos textos contrapõem-se a uma visão individualista e elitista da ciência.

Pois bem, como na História da Ciência, as pessoas não partem do nada, no século IX, o pensador árabe Avicena seguiu a antiga concepção de que o vazio não poderia existir. Usando argumentos conhecidos, ele discutiu fenômenos do dia a dia, como o funcionamento do sifão. [Texto 5]

- O filósofo grego Aristóteles estudou muito as ideias desses pensadores, estudou mais, mais ainda e propôs o seguinte: o movimento podia ser visto, de fato existia, mas nem por isso o vazio precisava existir. [Aristóteles] Era 'do contra' mesmo: discordou dos atomistas e dos eleatas ao mesmo tempo! [Texto 2].

Procurou-se, assim, transmitir uma imagem de ciência viva e dinâmica. Foram elaboradas, ainda, passagens que sinalizam as rupturas na ciência, opondo-se, assim a uma visão acumulativa e linear do desenvolvimento científico.

Ao longo do século XVII, na chamada Revolução Científica, as discussões sobre o vazio continuaram e tomaram novos rumos... rumos inesperados que acabariam provocando uma ruptura com a visão de que a natureza tinha horror ao vácuo. [Texto 6]

É inerente a esse tipo de construção deixar transparecer o caráter provisório, mutável do conhecimento científico. A importância desse aspecto da NdC motivou a sua alusão explícita em alguns trechos dos textos elaborados.

[...] Afinal, quem disse que estamos certos, isto é, que nossas interpretações são definitivas? A beleza da ciência é justamente não haver essa certeza. O conhecimento científico é provisório. [Texto 6]

Os desacordos, característica marcante da ciência, podem ser inferidos a partir dessas passagens e foram explicitados em diversas outras.

Discordando de Buridan e de Francisco, Bernardino Telesio, mais um dos poucos que defendiam a existência do vazio, considerou: o fole não se quebraria se fosse 'grosso e pesado', podendo ser sim aberto por uma

grande força, o que significaria a formação de um espaço vazio entre as paredes separadas. [Texto 5]

Lembra que falamos que a ciência não é uma atividade isolada, mas sim de cooperação? Pois bem, discordar também faz parte dessa cooperação, já que a construção do conhecimento também se dá quando um pesquisador pensa de forma diferente e parte da ideia do outro para rejeitá-la. [Texto 5]

Ainda no que concerne à possibilidade de desacordos, destacou-se nos textos o uso da palavra interpretação, a fim de mostrar a ciência como tentativa humana de descrever fenômenos naturais, criativa na invenção de conceitos e explicações. Ressaltou-se, por exemplo, que ao longo da História da Ciência, existiram várias interpretações quanto à existência ou não do vazio.

Você já notou que as pessoas costumam mesmo pensar de maneiras diferentes, observam coisas a partir de diferentes pontos de vista? Pois é, a natureza não dá respostas prontas aos pesquisadores. Eles interpretam, concordam e discordam entre si muitas vezes. Basta examinar as notícias sobre a ciência que você notará isso até hoje. [Texto 5]

A contraposição a uma visão indutivista e a-teórica da ciência foi enfatizada em diversas passagens que destacam a concepção de que hipóteses orientam a investigação, de modo que as observações dependem de pressupostos teóricos.

Para Beeckman, sua conclusão tinha muito a ver com o horror ao vácuo. Adotar a ideia de que o ar tinha peso e exercia pressão (isto é, o novo fundamento teórico) poderia causar uma revolução no modo como certos fenômenos eram interpretados. [Texto 6].

Era possível e continua sendo até hoje na ciência: os pesquisadores costumam discordar entre si, pois interpretam fenômenos complicados, partindo de diferentes pontos de vista. [Texto 1]

- [...] Para ele (Avicena), a explicação para o funcionamento do sifão se baseava em um princípio, um pressuposto teórico bastante aceito naquela época: a natureza evitaria a produção do vácuo. [Texto 4]

## Considerações finais

No presente trabalho foram destacadas reflexões concernentes à elaboração de textos histórico-pedagógicos sobre episódios da História do Vácuo e da Pressão Atmosférica, os quais permitem compreender a que problemas a elaboração desses conceitos esteve associada, bem como contextualizar discussões sobre a natureza do conhecimento científico.

As reflexões sobre desafios e obstáculos na transposição didática da História da Ciência podem ser importantes para educadores e historiadores da ciência que vêm se dedicando a reflexões teóricas, elaboração de subsídios e materiais didáticos, bem como à implementação de propostas para a inserção da HFC no Ensino. Podem ser importantes também para os próprios professores. Os textos apresentados como exemplo de possibilidade de transposição didática da HFC abordam aspectos relacionados à natureza do conhecimento científico. Mostram a pluralidade de interpretações e desacordos entre os pesquisadores. Interligam a construção dos conceitos científicos a seres humanos, estudiosos de outras épocas que se preocuparam com seus próprios problemas, tinham dúvidas, enfrentaram os caminhos frequentemente difíceis da investigação científica, usando mecanismos próprios a seus contextos para resolver os desafios. Esses textos podem ser utilizados para que os alunos compreendam vários aspectos da Natureza da Ciência, os quais cabem ao professor selecionar e enfatizar nas discussões.

Considera-se aqui que a flexibilidade de utilização dos textos é um aspecto importante a ser observado. O material didático não pode ser compreendido como algo 'engessado', ao qual a minha sala de aula deve se moldar. Muito pelo contrário, não é na redação do material didático que a transposição didática da HFC termina. O professor tem um papel fundamental nessa transposição. No entanto, o material didático só pode ser apropriado de forma consciente e flexibilizado pelo professor que conhecer o seu significado.

## Referências

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GIL PÉREZ, D.; MONTORO, I. F.; ALIS, J. C.; CACHAPUZ, A.; PRAIA, J. Para uma imagem não deformada do trabalho científico. Ciência &amp; Educação , v. 7, n. 2, p. 125-153, 2001. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/ciedu/v7n2/01.pdf.

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LEDERMAN, N. Nature of Scientific Knowledge and Scientific Inquiry: building Instructional Capacity Through Professional Development. In: FRASER, B. J.; TOBIN, K. J.; MCROBBIE, C. Second International Handbook of Science Education. V. 1. Dordrecht, London: Springer, 2012. p. 335 - 360.

MARTINS, R. de A. Introdução. A história das ciências e seus usos na educação. In: SILVA, C. C. (ed.). Estudos de história e filosofia das ciências : subsídios para aplicação no ensino. São Paulo: Livraria da Física, 2006. p. xxi-xxiv. (a)

MATTHEWS, M. R. Science Teaching : the Role of History and Philosophy of Science. New York, London: Routledge, 1994.

MCCOMAS, W. F. et al. The nature of science in science education: an introduction . Science &amp; Education , n. 7, p. 511-532. 1998.

PEDUZZI, L. O. Q. Sobre a utilização didática da História da Ciência. In: PIETROCOLA, M. (org.) Ensino de física : conteúdo, metodologia e epistemologia numa concepção integradora. Florianópolis: ed. da UFSC, 2001. cap. p. 151-170.

TEIXEIRA, E. S.; GRECA, I. M.; JÚNIOR, O. F.; Uma revisão sistemática das pesquisas publicadas no Brasil sobre o uso didático de História e Filosofia da Ciência no Ensino de Física . In: PEDUZZI, L. O. Q.; MARTINS, A. F. P., FERREIRA, J. M. H. (org.). Temas de história e filosofia da ciência no ensino . p. 9-40. Natal, EDUFRN, 2012.