CONCEPÇÕES DE FUTUROS DOCENTES ACERCA DA NATUREZA DA LUZ: UM ANÁLISE SEGUNDO A EPISTEMOLOGIA DE GASTON BACHELARD

## CONCEPÇÕES DE FUTUROS DOCENTES ACERCA DA NATUREZA DA LUZ: UM ANÁLISE SEGUNDO A EPISTEMOLOGIA DE GASTON BACHELARD

## CONCEPTS OF FUTURE TEACHERS ON THE LIGHT OF THE NATURE: AN ANALYSIS ACCORDING TO EPISTEMOLOGY OF GASTON BACHELARD

## Donizete Aparecido Buscatti Junior , Moacir Pereira de Souza Filho , Allan 1 2 Victor Ribeiro 3

- 1

Instituto Federal de São Paulo (IFSP)/Campus de Birigui/donizete@ifsp.edu.br 2 Universidade Estadual Paulista - Unesp/Departamento de Física/moacir@fct.unesp.br 3 Instituto Federal de São Paulo (IFSP)/Campus de Birigui/allanvrb@ifsp.edu.br

## Resumo

O presente trabalho versa sobre a discussão das possibilidades da utilização de História e Filosofia da Ciência (HFC) como uma ferramenta metodológica no ensino de Física. Inicialmente, buscou-se classificar as concepções acerca do tema Natureza da Luz segundo a epistemologia de Gaston Bachelard, mais especificamente com respeito à noção de perfil epistemológico, seguindo uma racionalidade crescente. As discussões atuais de pesquisadores em Educação em Ciências sobre as possibilidades da inserção de temas da Física Moderna e contemporânea (FMC) na educação básica justificam a escolha do tema analisado. Foram elaboradas quatro categorias: realismo ingênuo (basicamente, o senso comum e as primeiras noções científicas do conceito), empirismo (noção vinculada com a experiência dos sentidos), racionalismo simples (noção ancorada em uma teoria clássica, mas bem consolidada) e racionalismo completo (baseada em uma teoria científica contemporânea). Na sequência, foram analisadas crônicas de aula realizadas por graduandos de uma instituição federal de ensino. A análise deu-se segundo as categorias elaboradas à luz da epistemologia mencionadas. Dentre os principais resultados, destaca-se a notória distinção entre as apresentações, dado que, no tocante à epistemologia proposta, um sujeito optou por dialogar com a história da física e focar no desenvolvimento irregular dos conceitos (ruptura entre as noções corpuscular, ondulatória e a de natureza dual), a outra apresentação (e as demais, não discutidas, mas que seriam classificadas de forma semelhante) foi voltada na discussão dos conceitos referentes à Física Moderna. Em linhas gerais, foi possível identificar a relevância de uma concepção epistemológica pluralista.

Palavras-chave : Natureza da Luz, Gaston Bachelard, História da Ciência, Ensino de Física

## Abstract

This paper deals with the discussion of the possibilities of using History and Philosophy of Science (HFC) as a methodological tool in the teaching of physics. Initially, it sought to classify the views on the subject Nature of Light according to the

epistemology of Gaston Bachelard, specifically with respect to the epistemological profile notions, following a growing rationality. Current discussions of researchers in Science Education about the possibilities of inclusion of themes of modern physics and contemporary (FMC) in basic education justify the choice of the analyzed subject. Four categories were elaborated: naive realism (basically, common sense and the first concept of scientific notions), empiricism (notion linked with the experience of the senses), simple rationalism (notion anchored in a classical theory, but well consolidated) and complete rationalism (based on a contemporary scientific theory). Following, class chronic analyzed performed by undergraduate students of a federal educational institution. The analysis took place according to the categories developed in the light of that epistemology. Among the main results, there is the notorious distinction between presentations, given that, with regard to epistemology proposal, a subject chose to dialogue with the history of physics and focus on the uneven development of concepts (break between the corpuscular notions, wave and the dual nature), another presentation (and the others not discussed, but that would be classified similarly) was focused on the discussion of concepts related to Modern Physics. In general, it was possible to identify the relevance of a pluralistic epistemological conception.

Keywords : Nature of Light, Gaston Bachelard, History of Science, Physics Teaching

## Introdução

Poucos assuntos, no escopo do ensino de Física, são tão controversos quanto o que diz respeito à natureza da Luz. O motivo para tal deve-se fundamentalmente ao fato de que, no início do século XX, os resultados dos profundos desenvolvimentos da Física abalaram completamente as concepções tradicionais vigentes sobre o modo pelo qual se concebia a Luz. A noção de dualidade, consagrada por Louis de Broglie (1892-1987), foi um dos maiores e mais interessantes resultados da então recente Mecânica Quântica (ROSA, 2004).

A literatura especializada defende, já há algum tempo, que temas como o descrito, e outros atinentes à chamada Física Moderna e Contemporânea (FMC), devem compor o currículo por motivos não somente relacionados com o desenvolvimento tecnológico decorrente da ciência, mas também por contribuir com o desenvolvimento de uma nova (e mais profícua) visão de mundo no aluno (CAVALCANTE, 1999; OSTERMANN; MOREIRA, 2000; BROCKINGTON, 2005; OSTERMANN; RICCI, 2005). Aliás, encontram-se nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) e também nas Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCN+), indicações da relevância que a FMC possui para a formação dos cidadãos e o alcance dos objetivos da educação básica nacional.

Posta a relevância que a FMC apresenta para a formação dos alunos da escola básica, cabe aos pesquisadores em Educação em ciências buscar traçar caminhos para descrever o modo pelo qual a FMC deve ser inserida nas aulas de Física. Brockington (2005) alerta para o fato de que a introdução da FMC nas aulas de Física exige a criação de novas condições metodológicas para que se possam trazer para o Ensino Médio discussões e explicações a respeito do mundo quântico.

Outro aspecto a ser ressaltado é discutido por Ostermann e Ricci (2005), que apresentam a necessidade de um aprofundamento teórico por parte dos professores

para que possam tratar da FMC com eficiência em suas aulas. Essa constatação permite aos autores enfatizarem a necessidade no trato dessa temática nos cursos de graduação em Física, pois professores que apresentam falta de domínio nessa área tendem a deixar de lado a FMC em sua prática diária.

Dentre as possibilidades apontadas pela literatura especializada da área como elemento norteador de criação de novas metodologias de ensino, encontramse na História e na Filosofia da Ciência (HFC) elementos relevantes para suscitar discussões de temas controversos, de modo que a aula possa desenvolver a capacidade crítica e inventiva do aluno, sem perder o rigor conceitual.

- O presente trabalho apoia-se nos pressupostos educacionais acima descritos e relata uma análise de uma apresentação feita por futuros docentes do ensino médio sobre o tema 'A natureza da luz' segundo o filósofo da ciência Gaston Bachelard (1884-1962).

## Sobre o tema A Natureza da luz, FMC e a pesquisa em ensino de física

A inserção da FMC e das discussões relevantes sobre a natureza da luz na grade curricular da educação básica é um tema de profícuos debates dentro da pesquisa de ensino de Física. No tocante ao tema deste trabalho, serão discutidos alguns resultados julgados relevantes para embasar este trabalho.

Uma série interessante de reflexões sobre a possibilidade de introdução da Física Quântica no ensino médio, exemplificada por um mini-curso sobre a natureza dual da luz embasado na história e na filosofia da ciência tanto como conteúdo específico quanto como estratégia educacional é apresentada em um interessante trabalho de Pinto e Zanetic (1999). Os autores constataram que, além de propiciar o estudo de conceitos da Física moderna, a experiência permitiu que os alunos interagissem com uma Física associada a outras formas da produção cultural contemporânea.

Uma visão histórica geral sobre o desenvolvimento dos trabalhos de Isaac Newton a respeito da óptica, desde suas primeiras investigações em 1664 até o final de sua vida, foi apresentada por Martins e Silva (2015), no intento de enriquecer o debate e desmistificar concepções anacrônicas acerca da história da óptica. Foi enfatizado que Newton não propôs, em momento algum, uma teoria clara e definitiva sobre os fenômenos luminosos. Suas ideias estavam em contínuo fluxo, com idas, voltas e transformações causadas por suas leituras, observações, experimentos e reflexões. Como mensagem geral, o artigo ressalta o quão nocivo é para o ensino uma visão simplista e caricata acerca de personagens e desenvolvimento de ideias.

Uma tradução comentada do texto On the theory of light and colours de Thomas Young, publicado nas Philosophical Transactions da Royal Society de Londres em 1802, publicada em 2015 (MOURA & BOSS), onde é discutida a contribuição de Young para o desenvolvimento da teoria ondulatória da luz. Segundo os autores, dentro do ensino de física e de ciências, o estudo da Teoria Sobre Luz e Cores de Young tem importância não somente para ensinar conceitos da teoria ondulatória. Na realidade, não se deve tomar o artigo como uma referência para o ensino de ondas. Embora conceitos essenciais que ainda hoje utilizamos estão presentes no texto de Young, de forma geral, boa parte de seu conteúdo é obsoleta, por exemplo, suas ideias acerca do éter. Nesse caminho, é preciso muito

discernimento dos educadores, a fim de usufruir adequadamente do conteúdo relacionado propriamente à física.

Davidovich (2015) apresenta um panorama sobre a 'teoria da luz', a partir da proposta de Planck de 1900, até os temas atuais de emaranhamento de fótons e informação quântica. A radiação do corpo negro, a lei de Planck e a teoria da emissão induzida, o maser e o laser, e a revolução conceitual da ótica quântica são discutidas em detalhes nesse trabalho. De um modo geral, fica explícito que a gênese da física quântica influenciou de forma drástica as interpretações sobre a natureza da luz - sejam elas as concepções dual, ondulatória ou corpuscular.

## Uma breve discussão sobre a epistemologia de Gaston Bachelard

Bachelard tem como base em sua discussão a ideia de que a ciência se constrói à medida que cada conceito é retificado. Assim, a ciência evolui na direção de uma crescente racionalidade.

No desenvolvimento do espírito científico, Bachelard (1996) propõe três estados: (i) o estado concreto , em que o espírito se relaciona com as primeiras imagens do fenômeno exaltando a natureza; (ii) o segundo estado é o concreto abstrato , algo ainda paradoxal, em que o espírito acrescenta à experiência física esquemas geométricos continuando a apoiar-se numa filosofia da simplicidade; e, por fim, (iii) o terceiro estado é caracterizado como sendo o abstrato , em que o espírito adota a informação distante da experiência sensorial. Deste modo, baseado na definição proposta por Bachelard, os problemas do conhecimento científico podem ser colocados em termos de obstáculos epistemológicos, ou seja:

[...] é no âmago do próprio ato de conhecer que aparecem, por uma espécie de imperativos funcionais, lentidões e conflitos. É ai que mostraremos causas de estagnação e até de regressão, detectaremos causas de inércia às quais daremos o nome de obstáculos epistemológicos (BACHELARD, 1996, p.17).

O autor segue com uma descrição detalhada desses obstáculos, com muitos exemplos históricos (uma das suas principais características). Todavia, para fundamentar o trabalho descrito, utilizou-se a noção de perfil epistemológico, que aparece claramente na obra A filosofia do não . Ressalta-se que esse negativismo aparente indica um não, que é dito ao conceito anterior, pelo novo conceito. Porém esse não nunca é definitivo e, no limite, leva a um 'acúmulo conceitual' em diferentes níveis de manifestação. Nesta concepção, Bachelard analisa a história da ciência, com o olhar do novo espírito científico, em que, na sua evolução, a ciência caminha para uma maior coerência racional. Na sua proposta epistemológica, o autor destaca a necessidade de recorrer a diferentes escolas filosóficas - para explicar a evolução e o convívio de um mesmo conceito num mesmo individuo (BACHELARD, 1978).

A noção de perfil permite comparar orientações cognitivas e psicológicas das cinco escolas filosóficas: (i) realismo ingênuo; (ii) empirismo claro e positivista; (iii) racionalismo simples (ou clássico); (iv) racionalismo completo e; (v) racionalismo dialético. Além disso, propõe a idéia de ruptura no desenvolvimento cognitivo pessoal e na história de um conceito específico.

Infere-se, do que foi exposto, que o perfil epistemológico guarda as marcas dos obstáculos que uma cultura teve que superar. É fundamental, para uma visão de conjunto do conceito, analisar a cultura pessoal para que se possa entender o perfil epistemológico e explicitar obstáculos de natureza ontológica.

As escolas filosóficas mencionadas serviram como fundamento para a elaboração das categorias de análise da presente pesquisa.

## Metodologia de pesquisa

Com inspiração nos referenciais educacionais e epistemológicos apresentados, foi feita uma pesquisa de caráter qualitativo envolvendo oito graduandos do quarto ano do curso de licenciatura em Física de uma instituição federal de ensino. A pesquisa se deu durante a disciplina Prática de Ensino de Física III, onde foi proposta a execução de uma crônica de aula (recorte/apresentação de uma aula sobre um assunto) com tempo estipulado de quinze minutos, sobre o tema A natureza da Luz . Tal atividade não se configurou como uma das avaliações da disciplina, e especificou-se que o público alvo da aula era alunos do terceiro ano do ensino médio. Para as apresentações, foram disponibilizados aos alunos quadro-negro, giz e datashow (apesar deste último não ter sido utilizado em nenhuma das apresentações).

As crônicas foram gravadas, com a devida autorização dos alunos, transcritas e, em seguida, foi feita uma análise descritiva - como sugerida por Tonzoni-Reis (2007) - na qual enquadrou-se as apresentações em categorias inspiradas nas regiões do perfil epistemológico bachelardiano. Como material de análise, só foram utilizadas as transcrições das apresentações.

Foram elaboradas categorias, segundo Bachelard (1978), para as concepções com respeito à natureza da luz:

- · Realismo ingênuo: natureza corpuscular que concebe que dos olhos emanam corpúsculos que, ao tocarem nos objetos, proporcionam a visão;
- · Empirista: natureza também corpuscular, no entanto, vincula a natureza da luz com a sensação da visão. Em analogia à conduta da balança , com respeito à luz, tem-se uma conduta da iluminação (ou de qualquer instrumento de visão): a função da luz é única e exclusivamente proporcionar essa sensação;
- · Racionalismo Clássico: adota a natureza ondulatória da luz da luz, tendo como base os estudos de Thomas Young sobre a interferência da luz;
- · Racionalismo completo: admite a natureza dual da luz, conforme propôs Louis De Broglie no início do século XX.

A escola do Racionalismo discursivo não se mostrou pertinente aos propósitos da análise aqui descrita e, por isso, não vamos nos ater a ela.

Na seção seguinte (Resultados e discussão), é apresentada uma análise descritiva das transcrições, em conjunto dos extratos retirados diretamente das falas julgados mais pertinentes para o propósito desta pesquisa.

## Resultados e discussão

Por questão de conveniência de espaço, foram analisadas as duas apresentações julgadas mais pertinentes para o propósito da análise.

## Aluno 1

A aula iniciou com um questionamento sobre o efeito fotoelétrico (no formato de pergunta). Na sequência, foi feita uma contextualização história sobre este problema, descrevendo o que motivou Albert Einstein a se dedicar a ele. Foi feita uma ilustração do circuito com o cátodo e ânodo e a relação entre a DDP e o sentido do movimento dos elétrons que eram soltos da superfície metálica. Foi explicitado que:

- [...] Percebemos que a teoria clássica não responde a três aspectos:

Primeiro: é esperado que a amplitude do campo elétrico oscilante da onda luminosa cresça se a intensidade da luz for aumentada (o que não acontece);

Segundo: para qualquer frequência de luz, desde que haja intensidade suficiente, os elétrons seriam arrancados (o que também não acontece);

Terceiro: segundo a teoria clássica, haveria um tempo mensurável para que o elétron absorvesse a energia necessária para a sua ejeção. Fato que também não ocorre. Como é possível explicar esses ocorridos? [...]

Posteriormente, foi proposta uma discussão geral entre os alunos.

Percebe-se que o sujeito teve como intento resgatar os problemas que levaram à gênese da concepção da natureza dual da luz. Tal discussão, é, a nosso ver, bastante significativa; todavia, é necessário explicitar o contexto histórico no intento de justificar o fato de a concepção ondulatória ter sido, durante muito tempo, considerada satisfatória. Segundo as categorias apresentadas, a apresentação discutida é enquadrada predominantemente na categoria Racionalismo Completo . Em nossa leitura do autor, o racionalismo crescente é uma característica do desenvolvimento científico, no entanto, o predomínio de uma só categoria (ou de um só perfil) pode gerar uma imagem distorcida da ciência, não levando em conta concepções antes tidas como verdadeiras.

## Aluno 2

A apresentação se inicia com o questionamento 'O que é Luz?', seguido por uma contextualização histórica das principais noções acerca da natureza da luz, desde os gregos até a explicação posposta por Newton. Nesse momento, buscou-se explicitar quais fenômenos esta proposta explica satisfatoriamente.

- [...] essa aula investiga um fenômeno que intriga o ser humano há tempos: a natureza e origem da luz [...]
- [...] Aristóteles propôs dos olhos saíam filamentos que tocvam os objetos e produziam a visão [...]

- [...] Como Demócrito, havia os que acreditavam que minúsculas réplicas dos objetos entravam nos nossos olhos, produzindo a sensação da visão [...]
- [...] Ainda outros, como Platão, explicavam que os olhos e os objetos emitiam uma espécie de fogo [...]
- [...] Para eles, o encontro entre esses fogos produzia a sensação da visão e isso só seria possível na presença de luz. [...]
- [...] Como podemos ver, para os fenômenos estudados até então, está teoria é bastante pertinente. Contudo, nos séculos XVII, XVIII e XIX, muitos experimentos direcionaram que a luz tinha natureza ondulatória [...] (Grifo nosso)

A apresentação segue com as concepções em ordem em ordem cronológica, e se encerra com a resolução de exemplos envolvendo o cálculo de energia e momento a partir das frequências de ondas conhecidas.

Notou-se que, em maior ou menor grau, todas as categorias bachelardianas estiveram presentes: o Realismo ingênuo , nas formulações iniciais; o Empirismo , relacionado com a experiência da visão; o Racionalismo simples , baseado nas explicações da física clássica; e, por fim, o Racionalismo completo , presente nas discussões concernentes à física moderna.

Ressalta-se que o desenvolvimento científico, segundo uma racionalidade crescente, é compatível com o desenvolvimento cognitivo (BARROS & CARVALHO, 1998). Logo, enfatizar o desenvolvimento histórico de dados conceitos na prática docente, no sentido da apresentação aqui discutida, é sempre de grande valia.

## Considerações finais

A análise das crônicas segundo as categorias permitiu distinguir significativamente as exposições apresentadas. No geral, enquanto uma se ateve majoritariamente com os resultados mais recentes da física do século passado, a outra buscou uma exposição mais pluralista das noções com respeito a natureza da luz; o que, de acordo com o referencial de análise, suscita uma visão de ciência mais crítica e, portanto, pertinente. Ressalta-se que uma das premissas desse trabalho é a que o ensinar ciência deve se dar em conjunto com o ensinar sobre ciência.

Percebeu-se que a epistemologia de Gaston Bachelard é fundamentalmente histórica, sempre tendo cuidado em tratar das rupturas e dos caminhos tortuosos pelos quais o desenvolvimento científico passa. Esse fato em si justifica a importância que esse autor tem em especial na formação de professores, pois a concepção de ciência que cada educador carrega interfere diretamente no modo pelo qual a ciência será transmitida, e é fundamental para a promoção de uma visão crítica e humanística a seus educandos.

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