A ABORDAGEM DE ALGUNS ELEMENTOS DE HISTÓRIA E FILOSOFIA DA CIÊNCIA PELOS GRANDES PROJETOS DE ENSINO DE FÍSICA: ANÁLISE DO FAI (FÍSICA AUTO INSTRUTIVO) E PSSC (PHYSICAL SCIENCE STUDY COMMITTEE)

A ABORDAGEM DE ALGUNS ELEMENTOS DE HISTÓRIA E FILOSOFIA DA CIÊNCIA PELOS GRANDES PROJETOS DE ENSINO DE FÍSICA: ANÁLISE DO FAI (FÍSICA AUTO INSTRUTIVO) E PSSC (PHYSICAL SCIENCE STUDY COMMITTEE)

THE APPROACH OF SOME ELEMENTS OF HISTORY AND PHILOSOPHY OF SCIENCE THROUGH THE MAJOR PROJECTS OF PHYSICS TEACHING: ANALYSIS OF FAI (AUTO INSTRUCTIONAL PHYSICS) AND PSSC (PHYSICAL SCIENCE STUDY COMMITTEE)

Harumi Adriane Hiraichi 1 , Danielle Reis 2 , Marcos Vinícius de Oliveira Firmino 1 , Marcelo Alves dos Santos Junior 1

1 Universidade Federal do Triângulo Mineiro/Instituto de Ciências Exatas, Naturais e EducaçãoICENE, harumihiraichi97@gmail.com

- 2 Universidade Federal do Triângulo Mineiro/Departamento de Educação em Ciência, Matemática e Tecnologias , danielle.reis@uftm.edu.br

3 Universidade Federal do Triângulo Mineiro/Instituto de Ciências Exatas, Naturais e EducaçãoICENE, marcos.oliveira.uftm@gmail.com

4 Universidade Federal do Triângulo Mineiro/Instituto de Ciências Exatas, Naturais e EducaçãoICENE, marcelo\_asj@outlook.com

## Resumo

O presente trabalho apresenta os resultados de uma pesquisa que visa analisar a abordagem conferida à História e Filosofia da Ciência (HFC) por dois dos Grandes Projetos de Ensino de Física: o Physical Science Study Committee (PSSC) e o projeto Física Auto-Instrutivo (FAI). Para este trabalho, foram selecionados seis excertos desses materiais que foram analisados segundo quatro critérios que foram elaborados a partir das considerações apresentadas por Martins (2006). A análise nos mostrou que os Grandes Projetos analisados abordam diversos aspectos relacionados à HFC, porém de maneiras bastante distintas. O PSSC preocupa-se em incentivar os alunos a ingressarem na carreira científica e utiliza a HFC como um artifício para apresentar essa realidade ao discente através do enfoque ao método científico. Já o FAI, centrado em um caráter formativo e auto-instrutivo, aborda muitas situações que podem gerar reflexões acerca da natureza da ciência e do próprio aprendizado do conteúdo.

Palavras-chave : História e Filosofia da ciência, Ensino de Física, Grandes Projetos de Ensino de Física.

## Abstract

The present paper presents the results of a research that aims to analyze the approach given to the History and Philosophy of Science (HFS) by two of the Major Projects of Physics Teaching: the Physical Science Study Committee (PSSC) and the Self-Instructional Physics Project (FAI). For this work, six excerpts of these materials were selected and analyzed according to four criteria elaborated from the considerations presented by Martins (2006). The analysis showed that the Major

Projects analyzed deal with several aspects related to HFS, but in quite different ways. The PSSC is concerned with encouraging students to enter the scientific career and uses HFS as a device to present this reality to the student by focusing on the scientific method. The FAI, centered on a formative and self-instructional feature, addresses many situations that can generate reflections about the nature of science and the learning of content itself.

Keywords : History and Philosophy of Science, Physics Reaching, Major Projects of Physics Teaching

## Introdução

Atualmente, muitas concepções distorcidas sobre a História, Filosofia e Natureza da Ciência são transmitidas na escola. Comumente a História da Ciência é considerada independente do momento sócio histórico, apresentando-se uma concepção de Natureza da Ciência que se preocupa apenas com o rigor de um método científico infalível executado por único gênio que é responsável por estruturar espontaneamente uma teoria da noite para o dia. Essas concepções contribuem para a propagação de três grandes equívocos sobre a Natureza e a História da Ciência: a redução da História da Ciência a nomes, datas e anedotas; concepções errôneas acerca do método científico; e o uso de argumentos de autoridade (MARTINS, 2006).

Nesse sentido, de acordo com o autor supracitado, o estudo adequado da História e Filosofia da Ciência (HFC) pode contribuir para que possamos perceber o processo gradual e coletivo da construção do conhecimento científico, que a ciência não é resultado da aplicação de um método científico infalível e universal, que existe uma grande influência da sociedade sobre a ciência e vice-versa, e que a ciência também esteve sujeita a fracassos na busca da consolidação de conhecimentos para compreensão do meio natural.

Pensando nesses aspectos, muitas pesquisas estão realizadas a fim de analisar a abordagem da HFC tanto na educação básica quanto no ensino superior. Como exemplo, podemos citar a realização de análises de materiais didáticos (SILVA e PLAGLIARINI, 2008; MEDEIROS, 2013), reflexões sobre práticas educativas (FORATO, PIETROCOLA e MARTINS, 2011; MONTEIRO, 2014), análise de propostas curriculares (PEREIRA e MARTINS, 2011), dentre outros.

De maneira específica, interessa-nos estabelecer relações entre a HFC e o Ensino de Física na educação básica a partir da análise de materiais didáticos. Levando em consideração as pesquisas que vêm sendo realizadas nesse âmbito e que, frequentemente, apontam inúmeras deficiências desses materiais na abordagem desse assunto, fomos motivados a pesquisar sobre a abordagem da HFC pelos materiais didáticos voltados para o ensino de Física e que foram publicados e inseridos nas escolas brasileiras entre as décadas de 1960 a 1980: os Grandes Projetos de Ensino de Física. Para este trabalho, selecionamos um projeto internacional, o Physical Science Study Committee (PSSC), e um projeto elaborado em âmbito nacional, o projeto Física Auto-Instrutivo (FAI).

- O PSSC, elaborado nos EUA, foi o primeiro dos considerados Grandes Projetos de Ensino de Física. De acordo com Carvalho (1972), ele surgiu em 1956 como uma proposta do Professor J.R Zacharias do MIT (Instituto de Tecnologia de

Massachusetts, em português) ao Professor J.R Kellan, até então presidente do mesmo instituto. Esta proposta visava atualizar o ensino de física utilizando novas metodologias e abordagens com o intuito de estimular o interesse dos alunos pelos conteúdos da Física, tanto na área de pesquisa quanto na disciplina escolar. Além disso, o PSSC buscava incentivar a formação de cientistas com a participação ativa do aluno no processo de ensino-aprendizagem através da realização de experimentos. É importante destacar que esse material foi elaborado no contexto da Guerra Fria e é resultado do profundo impacto causado pelo lançamento do Sputnik (primeiro satélite artificial da Terra) pela antiga União Soviética, cenário que apresentou ao governo norte americano a necessidade de formar novos cientistas a fim de recuperar a sua hegemonia na corrida armamentista.

No Brasil, o PSSC foi de grande importância para formação de professores de física, mas não obteve tanto sucesso em sua implementação nas escolas de educação básica. Gaspar (2004) aponta algumas dificuldades em realizar as atividades propostas pelo PSSC em sua plenitude:

A aplicação do projeto [no Brasil] no entanto foi muito restrita, limitada a poucas escolas onde lecionavam os poucos professores que dele tomaram conhecimento e se sentiram capazes de fazê-la. Alguns, embora o conhecessem não animaram a aplicá-lo (esse foi nosso caso) principalmente pela dificuldade de utilização do material experimental entregue às escolas pela Funbec, com muitos kits incompletos, sem identificação adequada ou qualquer instrução auxiliar além daquela do próprio texto. Acresce ainda o currículo proposto, desvinculado da nossa realidade educacional e para o qual certamente a esmagadora maioria dos professores não estava preparada (GASPAR, 2004, p. 2).

Nesse sentido, professores e instituições brasileiras se mobilizaram para criar projetos mais compatíveis com a realidade nacional, que fossem mais rentáveis e acessíveis, sendo que um desses projetos foi o FAI. De acordo com Gama (1990), o projeto FAI foi desenvolvido a partir de 1968, quando um grupo de professores atuantes em escolas do estado de São Paulo detectou, após avaliar o nível de aproveitamento de seus alunos e os recursos utilizados, a necessidade de planejar novas situações didáticas para auxiliar o professor no processo de ensinoaprendizagem. Este método de estudo foi baseado na chamada técnica de instrução programada linear, onde o conteúdo é dividido em pequenos passos e disponibilizado em ordem crescente de dificuldade. Consequentemente, o professor não deveria interferir diretamente na aprendizagem do aluno, mas sim atuar como orientador, motivador, criador, avaliador e organizador dos resultados das atividades feitas em sala de aula.

Com sua implantação em todo o Brasil, o projeto FAI destacou-se em relação aos demais projetos principalmente no que diz respeito a sua metodologia de ensino. Esta deveria proporcionar ao aluno uma aprendizagem individualizada por meio do método auto-instrutivo, em que o aluno seria o responsável direto pela sua própria aprendizagem.

Tendo em vista o cenário e as justificativas apresentadas anteriormente, questionamos: qual é a abordagem que os Grandes Projetos de Ensino de Física conferem a História e Filosofia da Ciência? A fim de responder a esta questão, o objetivo principal deste trabalho é o de analisar a abordagem conferida à História e Filosofia da Ciência (HFC) tanto pelo PSSC quanto pelo FAI.

## Aspectos metodológicos

Para a análise do PSSC e do FAI, foram eleitos alguns trechos que apresentam explicitamente relatos históricos que se relacionam aos cientistas Kepler, Galileu e Newton, por serem personagens relevantes no desenvolvimento científico e por, frequentemente, ocuparem papel de destaque em obras didáticas atuais de ensino de Física. Por isso, foram selecionados os volumes 2, 3 e 4 do FAI e os volumes 2 e 3 do PSSC, onde estes cientistas são referenciados. Foram escolhidos três excertos para a análise de cada projeto e as principais informações sobre cada um deles encontra-se na Tabela 1:

Tabela 1: principais informações sobre os trechos analisados

Levando em consideração os argumentos apresentados Martins (2006), foram elaborados os seguintes critérios de análise, visando analisar se os trechos selecionados possibilitam a compreensão:

- 1. Do processo gradual e coletivo da construção do conhecimento científico;
- 2. De que a ciência não é resultado da aplicação de um 'método científico';
- 3. Dos sucessos e fracassos na elaboração das teorias para compreensão do meio natural;
- 4. Da inter-relação entre ciência e sociedade.
- O próximo item apresenta as principais reflexões oriundas da análise realizada. Apresentaremos um comparativo dos trechos analisados para cada um dos critérios elaborados.

## Resultados e Discussão

Em relação ao primeiro critério, consideramos que o projeto FAI apresenta a construção da ciência como um processo gradual e coletivo em dois dos três trechos selecionados. Conforme exemplifica o excerto abaixo retirado do trecho 2, há uma observação explícita de que para alcançar um conjunto de conhecimentos de forma sólida, é preciso trabalho coletivo que avança gradualmente na construção das teorias:

Contudo, considerar a edificação da Mecânica uma obra individual de Isaac Newton (1642-1727) seria desconhecer a história e a verdadeira natureza da ciência. Sem aquele ambiente estimulante, sem a amizade e a rivalidade de R. Boyle (1627-1691), W. Petty (1623-1687), C. Wren (1632-1723), R. Hooke (1635-1703), E. Halley (1656-1742), todos cientistas de primeira grandeza, o 'Principia' (onde Newton expõe suas três leis) teria pouca probabilidade de ter acontecido (FAI 3, 1977, p. 64).

Por outro lado, no trecho 3 do FAI o processo gradual e coletivo da construção do conhecimento científico é evidenciado de forma simplista, oscilando apenas entre as contribuições de Galileu e de Aristóteles para o estudo da cinemática. Além disso, o texto ainda atribui à Galileu a origem da cinemática, como se ele fosse o primeiro a pensar no tema, menosprezando a capacidade intelectual de todos seus antepassados e contemporâneos:

A cinemática originou-se do estudo de Gelileo Galilei (1564-1642) sobre a queda livre dos corpos. Antes de Galileo, as ideias mais aceitas sobre esse assunto eram as de Aristóteles (384 - 322 a.C.), filósofo grego. Observador arguto da natureza, Aristóteles viu em geral os corpos pesados caíam com maior velocidade que os mais leves (FAI 2, 1974, p. 127).

Já no trecho 1 do FAI, não há uma evidência clara deste critério de avaliação, pois o projeto, ao longo do texto, ressalta apenas as contribuições de Kepler ao descrever, de forma muito superficial, os conhecimentos sobre as leis do movimento planetário. Contudo, o trecho é finalizado afirmando que:

Isaac Newton, nascido em 1642, reunindo os modelos de Copérnico, Kepler e outros, construiu a dinâmica do movimento planetário. A gravitação Universal que você estudou na seção 1 deste capítulo constitui a força que faz com que os planetas descrevam órbitas ao redor do sol que obedecem às Leis de Kepler (FAI 4, 1974, p. 103-104).

O que confere a ideia de que Newton precisou de conhecimento prévio, produzido por outros, para embasar seus cálculos acerca do movimento planetário.

Quanto ao PSSC, em todos os trechos pode-se verificar a concepção de ciência como um processo gradual e a noção de construção coletiva do conhecimento científico, porém, essa última implica numa relação feita apenas entre dois ou três cientistas. No trecho 1, por exemplo, há comparações entre Aristóteles e Galileu, e uma única passagem, no final do texto, ressaltando a importância de Galileu para os estudos de Newton. No trecho 2, evidencia-se apenas a relação entre Johannes Kepler e Tycho Brahe como contribuinte de conhecimentos acerca do sistema planetário. Por fim, no trecho 3, nem ao menos é descrito o nome de um dos personagens, que evidencia apenas a relação entre Galileu e Romer (Ole Rømer):

Roemer não poderia encontrar, a partir destas observações, um bom valor para a velocidade da luz. Suas medidas eram imprecisas, e, também. naquele tempo, não era conhecido precisa-mente o tamanho da órbita terrestre. A grande contribuição do trabalho de Roemer foi demonstrar que a luz levava um tempo mensurável para atravessar a órbita da Terra, e que, portanto, ela se propagava com uma velocidade finita. (PSSC, 1963. Parte 2, p.18).

Quanto a compreender que a ciência não é resultado da aplicação de um 'método científico', caracterizado como o segundo critério de análise, o trecho 3 do FAI evidencia que a produção do conhecimento se associa a um método rígido, composto pela sequência: observação, experimentação e formulação de leis:

Observador arguto da natureza, Aristóteles viu em geral os corpos pesados caírem com maior velocidade que os mais leves. Aliando suas ideias metafísicas a essas observações, ele formulou as seguintes leis [...] (FAI 2, 1974, p. 127).

Em outras palavras, Galileu estabeleceu artificialmente as condições de observação. Não sendo possível eliminar completamente o ar, Galileu realizou as experiências, primeiro em um meio muito denso e depois em um

outro pouco denso, para em seguida comparar os resultados. Concluiu que, quanto menos denso é o meio, menor é a discrepância de comportamento entre os corpos leves e os pesados na queda. Ou seja, eles caem praticamente com a mesma velocidade. Em consequência, no vácuo, essas velocidades seriam iguais (FAI 2, 1974, p. 127).

Não é muito evidente um único método específico no trecho 1, porém, há um excerto que ressalta, também, o uso de observações e da matemática para consolidar um conhecimento:

Johannes Kepler, nascido em 1571, aluno de Tycho Brahe, analisando os dados colhidos pelo seu mestre, buscou encontrar um sistema matemático que representasse o sistema planetário, isto é, tentou construir uma cinemática do movimento planetário (FAI 4, 1974, p. 103-104).

Por fim, no trecho 2 do FAI, não foi verificado nenhum apelo a um método específico, provavelmente devido seu caráter descritivo e histórico.

Já no PSSC, nos trechos 2 e 3 não há indícios de que a ciência seja ou não resultado da aplicação de um método. Apenas uma passagem do trecho 1 transmite a ideia de que o conhecimento é obtido através da atividade experimental, mas não evidencia que a mesma deve obedecer uma sequência de passos predefinidos:

Como chegou Galileu a essa conclusão notável, tão diferente da experiência diária, de que o movimento retilíneo uniforme não exige força? Ele estava estudando o movimento de vários objetos num plano inclinado. Notou que, 'no caso do objeto estar descendo, já há uma causa de aceleração, enquanto que, se o objeto está subindo, há retardamento'. A partir dessa experiência ele concluiu que, se um plano não está em declive nem em aclive, não haverá nem aceleração nem retardamento (PSSC, 1963. Parte 3, p.11-13).

A respeito do terceiro critério de análise, os trechos analisados no FAI não relatam de forma explícita os fracassos da ciência, mas pressupõem a sua existência ao considerar que para a consolidação de um único conhecimento são necessárias as contribuições de diferentes cientistas situados em diferentes épocas, ou seja, isso significa que o conhecimento não nasce pronto e acabado. Um excerto do trecho 1, por exemplo, faz algumas referências importantes que podem ser entendidas como sucesso, mas ao mesmo tempo deixa bastante evidente que este sucesso foi decorrência de um fracasso anterior:

Estas asserções [leis do movimento propostas por Aristóteles] foram consideradas verdadeiras durante longo tempo, aproximadamente dois mil anos. Todavia, no século XVI, elas começaram a ser duvidadas seriamente. Nessa época, a ciência se transformou (FAI 2, 1974, p. 127).

Já no PSSC, os trechos 1 e 2, mesmo enfatizando os sucessos durante o processo de construção do conhecimento, relatam todas as dificuldades e os fracassos enfrentados por Kepler ao analisar os dados colhidos por Tycho Brahe, relatando o caminho percorrido para a interpretação correta desses dados e para as consolidações das três Leis de Kepler. No trecho 3 não identificamos qualquer excerto que se relacionasse a esse critério de análise.

Sobre o critério 4, que trata sobre a inter-relação entre ciência e sociedade, no FAI aparece apenas no trecho 2. As influências do contexto social na condução das pesquisas científicas não deixam de ser relatadas, ao mesmo tempo em que a influência que os resultados da ciência sobre a sociedade também são enfatizados. O século XVII foi um grande marco no desenvolvimento de toda a Europa, sendo que na Inglaterra, de acordo com o texto, o ambiente era propício para a ciência. A

indústria e a navegação são alguns dos exemplos da grande influência da sociedade sobre a ciência, pois havia a necessidade de ampliar os conhecimentos a fim de subsidiar o desenvolvimento tecnológico daquela época. Assim, em determinado momento destaca-se que:

Por isso, ao se falar na formação da mecânica, nunca se deve esquecer esse aspecto social e cultural da Grã-Bretanha daquela época. O 'Principia' é considerado uma das maiores obras primas da literatura científica, produto da época histórica [...] (FAI 3, 1977, p. 64).

Em contrapartida, no PSSC essa relação não é apresentada em nenhum dos trechos analisados. Neste material, as influências das novas teorias e conhecimentos estão relacionados apenas ao meio científico, característica que pode ser considerada como resultado do objetivo do projeto em formar alunos interessados pela carreira científica.

## Considerações finais

Ao analisar o conteúdo de HFC nesses dois projetos, fica evidente a influência exercida pelas propostas e objetivos de cada projeto na forma em que a HFC foi abordada. No FAI percebe-se a influência do seu caráter auto-instrutivo ao utilizar HFC como tentativa de contextualizar e contribuir para uma melhor compreensão dos fenômenos físicos, por parte dos alunos. Já o PSSC utiliza a HFC para enaltecer e enfatizar a importância da atividade científica, embora não destaque as suas inter-relações com outros meios, como o social, econômico e político, por exemplo.

Em relação aos critérios analisados, o FAI aborda e trabalha de forma satisfatória a HFC, utilizando o potencial que esse tipo de conteúdo tem de auxiliar na compreensão dos conceitos da física e gerar reflexões acerca da natureza e filosofia da ciência. O mesmo não ocorre no PSSC, pois diante do seu forte intuito em formar cientistas, ignora a relação entre ciência, tecnologia e sociedade. Consequentemente, o texto perpetua uma visão de ciência aproblemática, ahistórica e socialmente neutra. Além disso os textos contribuem para uma visão de ciência completamente dependente do método científico, principalmente ao enaltecer exageradamente a importância da experimentação

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