INVESTIGANDO O ENSINO DE NATUREZA DA CIÊNCIA EM MINICURSO PARA ESTUDANTES DO ENSINO MÉDIO

## INVESTIGANDO O ENSINO DE NATUREZA DA CIÊNCIA EM MINICURSO PARA ESTUDANTES DO ENSINO MÉDIO

## A RESEARCH ON TEACHING NATURE OF SCIENCE IN A SHORTTERM COURSE FOR HIGH SCHOOL STUDENTS

## Deyzianne Santos Fonseca 1 , Wesley Costa de Oliveira , Juliana Mesquita 2 Hidalgo Ferreira Drummond 3

1 PPGECNM, UFRN, deyzifonseca@yahoo.com.br, 2 PPGECM, UFRN, wesleyoliveira177@yahoo.com, 3 PPGECNM, UFRN, juliana\_hidalgo@yahoo.com

## Resumo

Nas últimas décadas, a importância de incluir a temática Natureza da Ciência no ensino tem sido enfatizada. O presente trabalho apresenta uma pesquisa empírica referente à aplicação de uma sequência didática de cunho históricofilosófico para estudantes do Ensino Médio. A proposta contemplou a discussão de aspectos relacionados à natureza do conhecimento científico, particularmente, por meio da interpretação de trechos de fontes históricas relacionadas à construção do conceito de pressão atmosférica. Iniciando com o ensaio de explicações iniciais para um fenômeno cotidiano, a subida de líquido por um canudo, os estudantes se engajaram em processo 'investigativo', no qual se realizou a contextualização de aspectos epistemológicos geralmente ausentes no contexto escolar. Acompanhados por professor-mediador, buscou-se que os estudantes: percebessem nuances de suas próprias imagens iniciais acerca da ciência; entrassem em contato com discussões sobre Natureza da Ciência, explicitamente contextualizadas por meio do processo histórico de construção do conceito de pressão atmosférica; se aproximassem de visões epistemológicas atuais. Particularmente, no presente estudo, são discutidos resultados provenientes de instrumentos de pesquisa aplicados antes e após a intervenção, os quais contemplam questionamentos abertos acerca de visões de Natureza da Ciência sustentadas pelos estudantes.

Palavras-chave : Natureza da Ciência; Pressão Atmosférica; Fontes Primárias.

## Abstract

In last decades, the importance of including the subject Nature of Science (NOS) in science education has been emphasized. This paper presents an empirical research concerning the use of a didactic sequence based on historical and philosophical approach in a short-term course for high school students. The proposal included discussions on the nature of scientific activity particularly through the interpretation of excerpts from historical sources related to the historical development of air pressure concept. Starting with an attempt to produce explanations for an everyday phenomenon, the rise of liquid through a straw, students were engaged in an "investigative" process, during which contextualization of epistemological aspects generally absent in the school context was carried out . Accompanied by a teachermediator, it was expected that students could: notice their own images about science; be in contact with discussions on NOS explicitly contextualized by the

historical development of the air pressure concept; approach current epistemological views. Particularly, this paper discusses results emerging from research tools applied before and after the intervention, more specifically open questions about the NOS views held by students.

Keywords : Nature of Science; Air Pressure; Primary Sources.

## Introdução

Ainda no século XIX, já podia ser notada a preocupação de promover no ensino concepções então consideradas 'mais adequadas' acerca da atividade científica, o que, no período, englobava, por exemplo, o entendimento do chamado 'método científico' (EL-HANI et al. , 2009).

Atualmente, quando nos referimos à expressão 'Natureza da Ciência' (NdC), destacamos entre outras questões relevantes para o contexto educacional: o que é ciência, a provisoriedade da atividade cientifica, as relações entre ciência e a sociedade, o papel do experimento na ciência, entre outras. Determinados elementos relacionados à NdC foram enunciados na literatura nas últimas décadas (LEDERMAN, 2006, p. 832-835; MCCOMAS et al. , 1998, p. 513): O conhecimento científico tem caráter provisório; As observações dependem de pressupostos teóricos; Não há um único método científico universal; A ciência é uma tentativa de explicar fenômenos naturais; Os cientistas são criativos; A ciência é parte das tradições culturais e sociais; A ciência é afetadas pelo contexto social e histórico.

Mais recentemente, ressalvas vêm sendo consideradas no sentido que tais elementos precisam ser considerados cautelosamente, em discussões abertas e não como meras prescrições de tópicos a ensinar. Não há uma visão única adequada sobre a natureza da ciência, sendo a mesma complexa e dinâmica (BAGDONAS; ZANETIC; GURGEL, 2012). Por outro lado, posturas extremas como o empirismoindutivismo deveriam ser problematizadas (BAGDONAS; SILVA, 2013, p. 216).

Vários trabalhos têm registrado a necessidade de incluir a temática NdC no ensino de ciências para que possam ser abordados o significado, a produção, as correlações, as possibilidades e as limitações do conhecimento (LEDERMAN, 1992; LEDERMAN, 2006; PRAIA et al ., 2007). A importância da temática NdC é refletida em recorrentes publicações que registram a necessidade de inclui-la no ensino de diversos níveis (MATTHEWS, 1994; MCCOMAS et al ., 1998; MARTINS, 2006; LEDERMAN, 2006).

A contextualização de discussões sobre a NdC por meio da História da Ciência vem sendo recomendada. Investigações do tipo 'estado da arte' identificam linhas de pesquisa como, por exemplo, elaboração e teste de propostas que objetivam colocar os estudantes da Educação Básica em contato com discussões sobre NdC por meio de episódios históricos (LEDERMAN, 1992; LEDERMAN, 2006; BOAS et al., 2013).

A pesquisa apresentada do presente trabalho se insere nesse contexto. Propôs-se uma sequência didática na qual os alunos se engajam em processo 'investigativo', permitindo o aprofundamento de aspectos geralmente ausentes no Ensino Médio. A proposta contempla elementos do desenvolvimento histórico do conceito de Pressão Atmosférica e a discussão contextualizada de aspectos

explícitos relacionados à NdC por meio da interpretação de trechos de fontes históricas relacionadas a esse conceito físico 1 . A pesquisa empírica a respeito da aplicação da proposta ocorreu em minicurso para alunos de escola pública de Natal (RN). Buscou-se investigar sua contribuição no tocante aos objetivos supracitados. Treze estudantes (identificados na análise como An, sendo n de 1 a 13), estiveram presentes em todo minicurso, bem como responderam a instrumentos de cunho exploratório, antes e após a intervenção. Os instrumentos investigativos foram compostos por duas partes: a primeira a respeito de fenômenos físicos e a segunda 2 relacionada à temática Natureza da Ciência. À medida que as discussões coletivas transcorreram registros audiovisuais foram realizados e os estudantes registraram individualmente suas reflexões em material apostilado, contendo transcrições das fontes primárias. Por motivos de limitação de espaço, o presente trabalho apresenta exclusivamente os resultados da análise das respostas dos estudantes aos instrumentos de pesquisa, pré-teste e pós-teste, especificamente relacionados à seção dedicada à NdC . 3

## A intervenção didática

A sequência didática foi aplicada em dezembro de 2015, ao longo de dois dias, totalizando 8 horas. Inicialmente, houve uma exposição dialogada acerca da temática Natureza da Ciência. Buscou-se a sensibilização dos estudantes visando ao engajamento dos mesmos nas atividades do minicurso.

No primeiro momento da intervenção, houve um processo mediado de construção coletiva de explicações iniciais para fenômeno físico cotidiano: a subida de líquido por um canudo. Em seguida, procedeu-se à interpretação diacrônica de fonte primária, na qual o pensador Jean Buridan, no séc. XIV, explicou o mesmo fenômeno com base no chamado 'horror ao vazio'. Os estudantes confrontaram suas explicações iniciais às que emergiram da interpretação da fonte. Para 4 aproximar os participantes da temática NdC, ainda a partir dessas fontes, de forma explícita e contextualizada, discutiu-se acerca da ciência como tentativa de explicar fenômenos naturais.

No segundo momento da intervenção, realizou-se experimento, acompanhado pela leitura de comentário de Aristóteles, o qual descreve, no século IV a. C, o desequilíbrio de uma vareta suspensa com uma bexiga cheia em uma extremidade e uma bexiga vazia na outra. Em seguida, o professor realizou uma breve contextualização histórica de discussões sobre o 'peso do ar'. Na continuidade, procedeu-se à interpretação de registro histórico no qual Isaac Beeckman, no século XVI, refletiu sobre o ar ser 'pesado' e nos pressionar 'de todos os lados de um modo uniforme'. Emergiram questionamentos sobre possíveis consequências para a interpretação do fenômeno do canudinho decorrentes de eventual aceitação da afirmação de Beeckman, bem como do 'funcionamento' do empreendimento científico. Esses documentos históricos permitiram contextualizar e

discutir sobre visões epistemológicas atuais acerca da possibilidade de desacordo na ciência e da dependência da observação em relação a pressupostos teóricos .

Iniciando o segundo dia de minicurso, o professor-mediador retomou rapidamente as discussões ocorridas nos momentos anteriores. Em prosseguimento, apresentou o experimento de Torricelli tal como usualmente citado em livros didáticos: descoberta e medição da pressão atmosférica; há vácuo na parte superior do tubo de mercúrio. Em seguida, estimulando a imaginação dos participantes, questionamentos extrapolaram o conteúdo apresentado: A intenção de Torricelli foi realmente medir a pressão atmosférica? O 'vácuo' era aceito na época? Ninguém mais pensava no 'horror ao vazio'? É possível mesmo 'ver' que a sustentação do mercúrio se deve a algo externo (pressão)? Aceitando a ideia de pressão atmosférica, o fenômeno do canudo poderia ser interpretado de maneira diferente da sugerida por Buridan?

A sequência didática contemplou, em seguida, a leitura compartilhada de uma entrevista fictícia com Evangelista Torricelli 5 . O professor encaminhou discussões, trazendo à tona aspectos que permitiram contemplar lacunas surgidas na problematização antecedente: o engajamento de Torricelli na discussão sobre o vazio; sua hesitação e cautela ao sustentar uma explicação dissidente sobre a sustentação da coluna de mercúrio, indicando que o horror ao vazio preponderava. Essa contextualização permitiu retomar as discussões prévias sobre NdC, bem como discutir acerca do caráter provisório do conhecimento científico . Finalizando a intervenção didática, uma relevante contribuição se delineou na medida em que elementos relacionados à NdC foram satisfatoriamente contextualizados pelos próprios estudantes. No tocante ao aprendizado do conceito físico, houve a reinterpretação do fenômeno físico inicial considerando como pressuposto a pressão atmosférica. Essas circunstâncias motivaram, ainda, a discussão de que as observações dependem de pressupostos teóricos.

## Análise do pré-teste

O pré-teste individual foi composto por três questões abertas: 1) O conhecimento científico elaborado, após ser estabelecido dentro da comunidade científica, é permanente. Discuta essa afirmação; 2) Gostaria de saber se você concorda ou discorda da afirmação abaixo (justifique o seu posicionamento): 'Para produzir o conhecimento científico, o cientista inicia seu trabalho pela observação do fenômeno que deseja estudar. Essa observação acontece de forma neutra'. 3) Acredita-se que há cerca de 65 milhões de anos os dinossauros se extinguiram. Entre as hipóteses formuladas pelos cientistas para explicar a extinção, duas gozam de maior apoio. A primeira, formulada por um grupo de cientistas, sugere que um imenso meteorito atingiu a Terra há 65 milhões de anos e acarretou uma série de eventos que causou a extinção. A segunda hipótese, formulada por outro grupo de cientistas, sugere que grandes e violentas erupções vulcânicas foram responsáveis pela extinção. Como essas conclusões diferentes são possíveis se os cientistas de ambos os grupos tiveram acesso a e utilizaram o mesmo conjunto de dados para obter suas conclusões? . 6

Os resultados obtidos por meio da análise das respostas para cada aspecto de NdC foram classificados em categorias e expostos nas tabelas a seguir ,: 7

Tabela 1 - Questão 1

Na primeira questão do pré-teste, 92,3% dos alunos consideraram que o conhecimento científico não é permanente. Nesse tipo de resposta, os participantes explicaram seus posicionamentos fazendo alusões, historicamente, às diferentes teorias e explicações (A1, A6, A8), ideias divergentes (A2, A3, A12, A13), visões distintas (A5), pressupostos teóricos (A9, A11) e argumentos distintos (A7). Somente o aluno A10 teve sua resposta classificada na segunda categoria, embora esse indivíduo também tenha apontado na direção do reconhecimento da provisoriedade do conhecimento científico. Esse resultado foi bastante positivo tendo em vista a aproximação com as visões epistemológicas atuais.

Tabela 2 - Questão 2

No item 2, os alunos foram questionados acerca da neutralidade científica. As respostas dos indivíduos foram classificadas em quatro categorias: A observação científica não ocorre de forma neutra (46,2%), A observação científica ocorre de forma neutra (23,1%), A investigação científica inicia-se pela observação (7,7%) e Outros (15,4%). Os alunos que tiveram suas respostas inseridas na primeira categoria reconheceram fatores externos ou internos que influenciariam os cientistas em seu trabalho: interferência de outros pensadores (A2, A4), ideias e objeções individuais do cientista (A3, A11, A12), e pressupostos teóricos (A9). Pode-se observar que, nesse aspecto, esses alunos sustentam visões que se aproximam das concepções epistemológicas coetâneas. Já os indivíduos que tiveram suas respostas classificadas na segunda categoria (30,8%) afirmaram categoricamente que a observação ocorre de forma neutra ou que essa neutralidade seria condição necessária para dar confiabilidade aos resultados dos trabalhos dos cientistas. O aluno A13 defendeu que a investigação se inicia pela observação, mas não faz referência explícita a essa observação ser neutra, sem antecedentes. Já A5 teve sua resposta classificada na categoria 'Outros', pois apresentou imprecisão acerca do que foi questionado. Nesse item, a pesquisa também apresentou um resultado

significativo acerca das visões NdC, já que 6 dos 13 alunos pareceram refutar a possibilidade de uma observação neutra.

Na questão 3, os alunos foram levados a refletir acerca de como na ciência 'as conclusões diferentes são possíveis se os cientistas de ambos os grupos tiveram acesso a e utilizaram o mesmo conjunto de dados para obter suas conclusões'. Uma parcela significativa dos alunos (77%) apresentou visões que se aproximam de concepções epistemológicas mais atuais. Por exemplo, o aluno A9 afirmou: 'os cientistas responsáveis têm pressupostos divergentes e embasa sua tese em volta de tais pressupostos'. Já os indivíduos A1 e A8 (15,4%) afirmaram, respectivamente, que as diferentes conclusões dos cientistas se devem às ' poucas evidências sobre o que causou tal evento ' e às ' fontes primárias utilizadas '. O aluno A10 apresentou uma reposta confusa.

Tabela 3 - Questão 3

## Análise do pós-teste

O pós-teste individual também foi composto por três questões abertas que versavam sobre os mesmos aspectos de NdC abordados no pré-teste. Os resultados são apresentados nas tabelas 4, 5 e 6, seguidas das respectivas reflexões.

No primeiro item do pós-teste, os alunos foram levados a refletir acerca da seguinte questão: 'A ciência é constituída ao longo da história. Em sua opinião, o conhecimento científico elaborado, após ser estabelecido dentro da comunidade científica, é verdadeiro e mutável ou provisório e mutável ? Explique seu posicionamento'. Observou-se que todos os indivíduos reconheceram o caráter provisório do conhecimento científico. Esse resultado quantitativo reafirma o que já tinha sido obtido no pré-teste. Porém, a análise qualitativa das respostas aponta na direção de uma relevante contribuição da intervenção, tendo em vista que a qualidade e o nível de construção das respostas melhoraram significativamente ao compararmos com o pré-teste. Inclusive o aluno A10, que havia apresentado uma resposta um pouco confusa no pré-teste, afirmou que o conhecimento científico é 'Provisório e mutável, pois a ciência está sempre descobrindo novos caminhos, desvendando novas teorias'.

- O segundo item tratou do posicionamento dos alunos diante da seguinte afirmação: 'Para produzir o conhecimento científico, o cientista inicia seu trabalho pela observação do fenômeno que deseja estudar. Essa observação acontece de

forma neutra, ou seja, o cientista observa o fenômeno sem ideias prévias ou conceitos pré-estabelecidos na sua mente'. As respostas a esse item foram as mais problemáticas. Ocorreu, inclusive, uma diminuição para 38,5%, do percentual de respostas na primeira categoria. Os indivíduos A6, A7 e A8 não foram sensibilizados com as discussões acerca desse aspecto de NdC e mantiveram suas respostas na mesma categoria do pré-teste. Já a análise qualitativa das repostas dos indivíduos A3, A4 e A5, de forma semelhante ao item anterior da pesquisa, constata-se uma melhora significativa da qualidade e do nível de construção.

No último item do pós-teste, dada uma contextualização acerca de duas teorias concorrentes sobre o aquecimento global, os alunos foram questionados: 'Em sua opinião, é possível que cientistas cheguem a conclusões diferentes a partir de um mesmo conjunto de informações? Justifique sua reposta com algum exemplo'. O resultado obtido foi que todos os alunos reconheceram a influência dos diferentes pressupostos teóricos, ideias ou pontos de vista como fatores que influenciam na construção de teorias 'concorrentes' na ciência. Esse importante resultado, em parte, entra em choque com os resultados aparentemente negativos obtidos para o aspecto de NdC acerca da 'Neutralidade científica'. Seriam necessários mais instrumentos, como entrevista com os alunos, para esclarecer o entendimento deles sobre os itens que tratavam da 'Neutralidade Científica' ou mesmo colocar os alunos em contato com suas próprias respostas por meio de uma atividade metacognitiva.

## Considerações finais

No pré-teste, diversos alunos já demonstraram em suas respostas aproximações a concepções epistemológicas atuais. Alguns apresentaram bastante coerência ao analisar o conjunto dos três itens, como por exemplo, A12 ao afirmar no pré-teste que 'o conhecimento [...] é mutável e novas dúvidas poderão surgir modificando e questionando algumas afirmações'. As conclusões de grupos de cientistas poderiam divergir devido a 'terem diferentes ponto de vista'. Já a observação neutra 'não traria [...] dúvidas que viriam a ser discutidas'. Esse resultado positivo já no pré-teste pode ser reflexo de problematizações sobre NdC no cotidiano escolar durante o ano letivo. O professor titular dos treze alunos, o qual atuou como mediador na aplicação da intervenção didática, é egresso do mestrado

profissionalizante em Ensino de Ciências, tendo desenvolvido sua dissertação a respeito da temática NdC.

Outros resultados podem ser vistos ao compararmos individualmente o préteste e pós-teste de cada aluno. Numa análise quantitativa, identificou-se uma queda no percentual de respostas que pareciam se aproximar de visões epistemológicas mais atuais acerca da 'Neutralidade na ciência'. Esse resultado pode ser frutífero para o planejamento de futuras intervenções semelhantes envolvendo esse aspecto. Em contrapartida, percebeu-se, por exemplo, uma mudança no percentual de alunos que reconheceram a influência dos pressupostos teóricos no trabalho dos cientistas. Todos apontaram na direção do reconhecimento dessa relação no pós-teste.

- A abordagem proposta parece ter colaborado para a aproximação em relação a visões mais atuais acerca da atividade científica, uma vez que parte significativa dos estudantes se expressou adequadamente no pós-teste. Adicionalmente, destaca-se que mesmo os alunos que já apresentaram visões 'adequadas' acerca da NdC no pré-teste, apresentaram uma melhora significativa na qualidade e no nível de construção de suas respostas.

## Referências

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