UMA ANÁLISE DAS CONCEPÇÕES DE CIÊNCIA DE PROFESSORES SELECIONADOS PARA A ESCOLA DE FÍSICA DO CERN

## UMA ANÁLISE DAS CONCEPÇÕES DE CIÊNCIA DE PROFESSORES SELECIONADOS PARA A ESCOLA DE FÍSICA DO CERN

Luciano Denardin de Oliveira , João Bernardes da Rocha Filho , João Batista 1 2 Siqueira Harres 3

1 Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul/Faculdade de Física, luciano.denardin@pucrs.br

2 Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul/Faculdade de Física, jbrfilho@pucrs.br 3 Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul/Faculdade de Física, joao.harres@pucrs.br

## Resumo

A pesquisa aqui apresentada objetivou compreender quais os entendimentos prévios sobre Ciência de um grupo de professores selecionado para participação na Escola de Física do CERN, com vistas a uma futura comparação com o entendimento do mesmo grupo no período posterior à participação neste programa internacional. Foram participantes desse estudo seis professores de Física na educação básica selecionados para a edição 2015 do projeto Escola de Física do CERN, oriundos de cinco estados da federação. Todos foram entrevistados antes da viagem à Europa. Os dados recolhidos foram analisados com foco na expectativa que tinham sobre a experiência futura e suas concepções de Ciência, partindo-se de categorias ao redor das quais foram reunidas unidades de significado extraídas das respostas. Nestas, surgiram evidências da manifestação de visões rígidas de Ciência, associadas ao método científico ou a métodos matemáticos, nas quais não se percebe espaço para a criatividade, a intuição ou a dúvida. Também apareceram preconcepções acerca da excentricidade e genialidade dos cientistas, e ideias sobre a centralidade da experimentação no desenvolvimento das teorias científicas, que se desenvolveriam gradualmente, de acordo com a evolução tecnológica.

Palavras-chave : Escola de Física do CERN; Concepções sobre Ciência.

## Abstract

The research presented in this paper aimed to know previous understandings about science from a group of teachers selected to CERN Portuguese Language Teachers Programme, with the perspective to a future comparison to the notions of science of the same group in the period after those involved in this international program. With this objective, six physics teachers of the basic education who participated in the 2015 edition of CERN Portuguese Language Teachers Programme, coming from five states of the Brazilian Federation, participated in a case study, being interviewed before the trip to Europe. The collected data were analyzed with a focus on their conceptions of science and expectations about the future experience, starting categories orbited by units of meaning from the collected replies. Evidence was found in the discourse of teachers that they can express rigid views of science, associated with the scientific method or mathematical methods, without space for creativity, intuition or doubt. Also emerged preconceptions about: eccentricity and genius of scientists; ideas about the centrality of experimentation on the development of theories, and; misunderstandings about technological developments that influenced these theories.

: CERN Portuguese Language Teachers Programme;

Keywords Conceptions about science.

## Introdução

Trabalhos recentes abordam os benefícios da interação entre cientistas e professores e os impactos na educação de visitas científico-pedagógicas e outras ações educacionais ligadas ao Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (CERN) (ENGSTEDT et al., 2000; BARNETT et al. 2012; WATANABE et al., 2014). Esses autores destacam que essas ações promovem o surgimento de atitudes colaborativas entre alunos e professores, aprofundando e atualizando o conhecimento deles em física de partículas. Salientam, ainda, a importância das trocas de experiências e atividades para a abordagem da física moderna em sala de aula. As atividades descritas pelos autores oportunizam a manipulação de dados reais do CERN, o que pode motivar e despertar o interesse dos estudantes pela Ciência. Nas visitas os participantes vivenciam o dia-a-dia dos cientistas, fator que propicia a compreensão de como um projeto internacional de investigação científica funciona, ressaltando as relações entre Ciência, Tecnologia e Sociedade. Outro aspecto importante é que tais ações:

[..] podem mostrar importantes meios de conduzir a um entendimento cultural da ciência, reconhecendo-a como construção cultural e que faz parte do desenvolvimento da humanidade. (WATANABE et al., 2015 p. 2-3)

Observa-se, portanto, que essas atividades abrangem diversas dimensões formativas, sugerindo a realização de uma pesquisa mais ampla que avalie a influência da interação professor-cientista no contexto de um evento promovido pelo CERN para o desenvolvimento de uma visão atualizada, profunda e crítica da Ciência. O mapeamento dessa evolução envolve a identificação das noções de Ciência dos professores. Portanto, neste trabalho buscamos identificar as visões prévias de Ciência manifestadas por professores selecionados para participarem de um evento de formação continuada no CERN. Assim, o núcleo dessa investigação pode ser descrito na forma da seguinte questão: 'Quais são as visões de Ciência de professores selecionados para um programa de formação continuada no CERN?'.

## A Escola de Física do CERN

O CERN mantém o maior acelerador de partículas existente, o Grande Colisor de Hádrons ( Large Hadron Collider - LHC), com 27 km de extensão e que acelera prótons até quase a velocidade da luz. Colisões entre essas partículas tem gerado dados analisados por grupos internacionais, contribuindo para o entendimento das interações subatômicas. O CERN tem compromisso de socializar os conhecimentos produzidos, seja em publicações científicas, seja em programas de divulgação científica, popularização da Ciência e formação de professores, como é o caso da Escola de Física do CERN para Professores em Língua Portuguesa (CERN Portuguese Language Teachers Programme - CERN/PLTP) (ABREU, 2015).

A CERN/PLTP para professores brasileiros teve o apoio da CAPES até 2014. A seleção desses professores, bem como o acompanhamento nas atividades no CERN, é realizada pela Sociedade Brasileira de Física (SBF). Anualmente são selecionados cerca de trinta professores de Física (prioritariamente) da Educação Básica (EB). A seleção envolve, dentre outros aspectos, a apresentação de um projeto de inclusão em sala de aula e ampla multiplicação comunitária das informações e resultados das pesquisas do CERN (ABREU, 2015).

A CERN/PLTP ocorre em Genebra, no segundo semestre do ano, ao longo de 60 horas distribuídas em uma semana de imersão, com palestras, cursos e visitas técnicas. Os temas incluem a física de partículas e dos detectores do LHC; a história do CERN; e, o sistema de aquisição de dados. São visitadas as salas de controle dos detectores, os aceleradores menores e o túnel do LHC, sempre em interação com pesquisadores. Ocorre ainda uma oficina para construção de uma câmara de nuvens de baixo custo, para utilização na EB (GARCIA, 2015).

## Concepções acerca da Natureza da Ciência

É favorável que o ensino de Física apresente a Ciência como uma atividade humana influenciada pelo contexto social, político, econômico e tecnológico de cada época, povo e lugar (MARTINS, 2006; El-HANI, 2006). Nessa perspectiva, a Ciência é concebida como estando vinculada às necessidades humanas e seu progresso ocorre de forma não linear, sem certezas e verdades (MARTINS, 2006). A construção do conhecimento não ocorre apenas pelo uso de um método científico universal que parte da observação, nem é fruto da elaboração de poucos cientistas e seus insights , mas sim construída coletivamente (FORATO et al., 2011). Essa epistemologia humanista agrega temporalidade à Ciência, podendo motivar os alunos e facilitar a compreensão dos conceitos como expressão de diferentes estágios de evolução do conhecimento científico (MATTHEWS, 1995). Tal perspectiva, historicamente situada, estaria mais próxima de uma descrição adequada da Ciência e, por incluir a análise crítica de seus procedimentos e limitações, favoreceria a formação do espírito crítico (MARTINS, 2006).

No entanto, essa abordagem desejável geralmente não é construída no ensino de Física. Vários trabalhos sugerem que professores e alunos apresentam visões distorcidas da natureza da Ciência (HARRES, 1999; GIL PÉREZ et al., 2001). Essa distorção é agravada pela falta de experimentação em sala de aula e a forma como os meios de informação tratam a Ciência (LAKIN; WELLINGTON,1994; GIL PÉREZ et al., 2001). Além disso, a formação dos professores de Física, em geral, está orientada por uma racionalidade técnica que dissocia o estudo dos conteúdos de física das disciplinas pedagógicas (SILVA; ALMEIDA, 2011) colaborando para as dificuldades futuras na docência.

## Participantes da pesquisa e procedimentos metodológicos

Os participantes da pesquisa foram seis professores selecionados para participarem da CERN/PLTP em 2015. Os seis professores, oriundos de cinco estados brasileiros, são identificados por letras, com perfis mostrados no Quadro 1.

Quadro 1: Perfil dos participantes entrevistados

Fonte: os autores.

Todos aderiram voluntariamente à pesquisa e foram entrevistados por teleconferência entre doze e três dias antes da data de início do CERN/PLTP, sendo os áudios gravados e transcritos com autorização dos entrevistados. Os professores expressaram suas experiências profissionais, expectativas com a CERN/PLTP e entendimento sobre como trabalham os cientistas do CERN. A duração média das entrevistas foi de 1h10min, variando, para mais ou para menos, em 30min.

Os participantes são indivíduos de cujas respostas podem surgir hipóteses para estudos futuros, almejando os 'comos' e os 'porquês' das unidades interpretadas. A situação sob estudo se revela específica e delimitada, atual e pouco investigada, e visa à compreensão de uma situação complexa, com elementos distintos e análise profunda de características únicas, como preconizado por Bogdan e Biklen (1994), podendo ser caracterizada como um estudo de caso (YIN, 2001). Apesar dos participantes serem professores selecionados para a CERN/PLTP de 2015, eles não constituem um grupo homogêneo, pois não compartilham do mesmo espaço físico, não interagem sistematicamente, o que justifica a opção pelo estudo qualitativo e a entrevista semiestruturada (BOGDAN; BIKLEN, 1994).

## Análise dos dados

De modo geral, pode-se afirmar que os professores manifestaram concepções inadequadas acerca da natureza da Ciência, aproximando-se de uma visão empírico-indutivista, como apontado por Harres (1999). Por essa razão as manifestações elencadas como Unidades de Significado (US) foram agrupadas segundo categorias ' a priori' baseadas no trabalho de Gil Pérez et al. (2001), o qual apresenta uma revisão de literatura das principais visões deformadas sobre a Ciência. As categorias e alguns exemplos das US identificadas refletindo visões da Ciência são apresentadas no Quadro 2. Quanto à uma visão rígida da Ciência, podemos exemplificar a da professora F, que acredita na existência de um único método científico, constituído por etapas fixas, associado a um rigoroso e infalível controle de variáveis mediante equipamentos de alta tecnologia, o que evita ambiguidades e garante fidedignidade. Ela parece não considerar interpretações flexíveis e hipóteses originadas em teorias falhas ou frágeis (MARTINS, 2006). O professor C prioriza a análise de resultados, o estudo e a Matemática, enfatizando o trabalho algorítmico, exato e quantitativo. Não faz menção à criatividade, às incertezas e às intuições.

A visão elitista da Ciência - amplamente apresentada para os alunos da EB (MARTINS, 2006) - revela o trabalho científico como fruto de poucos gênios excêntricos e antissociais. Os professores C e F utilizaram as palavras 'malucos', 'cabeçudos' e ' nobels da vida', reforçando uma visão inadequada de distanciamento entre os cientistas e as demais pessoas. Abordagens caricaturais afastam os estudantes da Ciência, acentuando a ideia de que apenas poucas pessoas especiais podem ser cientistas. A professora F também manifesta uma imagem ingênua de Ciência ao destacar a relação entre o laboratório e o que é visto na mídia, como a figura caricatural do cientista que realiza descobertas científicas, muitas vezes, ao acaso (LAKIN; WELLINGTON, 1994).

Gil Pérez et al. (2001) associam a visão elitista à individualista. No entanto, embora alguns participantes tenham apresentado uma visão elitista, nenhum expressou que os cientistas trabalham sós. Todos manifestaram uma visão desejável da Ciência como atividade coletiva e interdisciplinar. Os professores A e B

pareceram crer que a coletividade é oriunda do fato de o LHC ter sido construído por um consórcio envolvendo vários países e revelaram a crença que o cotidiano dos cientistas envolve cooperação, coletividade, socialização e discussão, sugerindo que veem a Ciência como algo em permanente construção. O professor B também destacou a importância do olhar divergente e do debate de ideias nesse processo.

Quadro 2: Exemplos de Unidades de Significado das categorias ' a priori' .

Fonte: os autores.

A maioria dos professores dá grande ênfase ao papel do experimento na pesquisa científica, apresentando uma visão reducionista-experimental (GIL PÉREZ

et al., 2001), crendo na possibilidade de provar irrefutavelmente uma teoria por meio da experimentação, ao contrário do que se aceita hoje (CHALMERS, 1997). Parecem não aceitar a ideia de que as teorias antigas tenham gênese sem bases observacionais ou experimentais (MARTINS, 2006), ignorando que a Ciência usa hipóteses, questiona resultados e utiliza metodologias diversas a fim de sistematizar e unificar o conhecimento, visando uma coerência global (El-HANI, 2006). Uma vez que alguns professores percebem a Ciência como algo que se desenvolve coletivamente, parece contraditório crer que os resultados experimentais instaurem um consenso. As análises históricas mostram que, em muito casos, as teorias são aceitas muito tempo depois das evidências experimentais que a confirmem tenham sido apontadas (THUILLIER, 1994). Além disso, enquanto não é descartada uma teoria ela está em constante reformulação (TOULMIN, 1972).

Nesse sentido, Fernández (2000) e Gil Pérez et al. (2001) defendem que a importância dada à experimentação seja um reflexo da prática educacional transmissiva e livresca, sem investigação e aulas práticas. Assim, a experimentação é vista como recurso capaz de solucionar os problemas, dando respostas definitivas às perguntas em aberto. Entretanto, Harres (1999) e Porlán e Rivero (1998) veem esta situação de modo diferente. A visão empirista (experimental) não seria a causa do ensino transmissivo, mas a sua justificativa, em cujo raciocínio se advoga que se os cientistas já descobriam (experimentalmente) as leis e princípios físicos de modo inquestionável, cabe ao professor apenas transmiti-los. Para Toulmin, este pensamento refletiria um absolutismo epistemológico (PORLÁN; HARRES, 2002).

Apesar da ênfase à experimentação, os participantes não consideram que esta, ou a observação, sejam feitas de forma neutra, sem apriorismos. Isso demarcaria uma visão menos empírico-indutivista e mais contemporânea, próxima do pensamento de Popper, no qual as teorias e hipóteses precedem à observação (EL-HANI, 2006). Isso fica evidente nas US do professor A apresentadas, nas quais se identifica uma aceitação da existência de preconcepções e vieses na realização de observações e proposição de experimentos (MARTINS, 2006). Os professores A e C revelam a presença de uma visão relativista da Ciência, aceitando a dúvida e a falta de clareza, embora a redução dessas obscuridades seja justamente o papel do cientista. O professor B também demonstrou compreender que um determinado dado, em si, representa pouco, pois precisa ser significado à luz de teorias.

A visão de desenvolvimento cumulativo de Ciência não considera as crises e revoluções. Esse anacronismo foi revelado nos discursos dos professores A e C, nos quais estaria implícita a ideia de que não há teorias rivais ou controvérsias em relação ao conhecimento atualmente aceito (GIL PÉREZ et al., 2001). Os professores A e C pensam que novas teorias substituem as antigas e que estas alcançam o consenso apenas por uma questão tecnológica, desconsiderando a contribuição dos debates e do contexto histórico (MARTINS, 2006). O professor C entende que os cientistas atuais apenas aperfeiçoam as teorias antigas, sem criarem outras novas. Ideias como essa são reforçadas pelos livros, que tendem a abordar apenas as teorias vigentes, sem referência àquelas que foram superadas, mas que eram científicas em seu tempo e que auxiliaram no avanço (FORATO et al., 2011). Paradoxalmente, o professor C não considera a Ciência como pronta.

## Considerações Finais

Esta investigação trouxe aspectos do pensamento dos participantes investigados de onde emergiram visões rígidas de Ciência, como algo ligado a métodos específicos e algoritmos matemáticos, sem lugar para criatividade, para a intuição e para o acaso, embora a dúvida surja nas declarações como uma constante no trabalho científico. Apareceram, igualmente, associações do trabalho científico a uma elite de gênios excêntricos, contudo assumindo a Ciência como uma construção coletiva, em concordância com o que ocorre na contemporaneidade.

Há uma tendência a favor da centralidade da experimentação e da observação na criação ou validação de teorias, ignorando que esta constitui apenas uma parte do cotidiano da Ciência, que se apoia também na teorização e modelização, dependentes de perspectivas filosóficas, estéticas e até religiosas dos cientistas, por exemplo. Apesar disso, alguns dos participantes investigados assinalaram a impossibilidade da neutralidade do cientista.

De modo geral, os participantes manifestaram diversidade de impressões e saberes da Ciência. Alguns professores manifestaram ideias simplistas nas quais o desenvolvimento científico é visto como linear, com gradativo acúmulo de conhecimento e melhoria tecnológica. As contradições, os debates científicos, as transições paradigmáticas e as relações complexas com a tecnologia são pouco apontadas. Fica a questão de que essas concepções possam ser alteradas em direção à perspectivas mais complexas sobre a natureza da Ciência após a participação na CERN/PLTP. Para avaliar e compreender essas possíveis mudanças, novas entrevistas foram realizadas com o mesmo grupo de professores, após seu retorno, e estão em fase final de análise.

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