O BIG BANG NOS LIVROS DE FÍSICA DO PNLD 2018: UMA ANÁLISE À LUZ DA TRANSPOSIÇÃO DIDÁTICA

## O BIG BANG NOS LIVROS DE FÍSICA DO PNLD 2018: UMA ANÁLISE À LUZ DA TRANSPOSIÇÃO DIDÁTICA

## THE BIG BANG IN THE 2018 PNLD PHYSICS TEXTBOOKS: AN ANALYSIS IN THE LIGHT OF DIDACTIC TRANSPOSITION

## Lincon Batista 1 , Joseanne Souza 2 , Maxwell Siqueira 3

- 1 Universidade Estadual de Santa Cruz/ DCET, linconphyerry@outlook.com
- 2 Universidade Estadual de Santa Cruz/ DCET, josiisouzzas@gmail.com
- 3 Universidade Estadual de Santa Cruz/ DCET, mrpsiqueira@uesc.br

## Resumo

A partir dos apontamentos da literatura acerca da inserção da Física Moderna e Contemporânea no currículo de Física da educação básica e da importância desses conhecimentos para a sociedade, buscamos analisar como o Big Bang tem sido transposto para os livros didáticos de Física do Programa Nacional do Livro e do Material Didático de 2018, uma vez que é um relevante marco na evolução da cosmologia. Para isso, utilizamos como instrumento de análise a Teoria da Transposição Didática, proposta por Chevallard. Desta forma, foi possível perceber como tem ocorrido a textualização desse saber para o ensino básico. Constatamos esse episódio em apenas 42% das coleções analisadas, o que pode indicar pouca presença desse conteúdo nas aulas de física, encontrando evidências dos aspectos da transposição em todos os livros analisados. Os livros trazem o episódio em sequência cronológica, o que favorece construções adequadas da natureza da ciência, entretanto outras características encontradas no texto podem interferir negativamente, levando a ideia de uma ciência feita por gênios, sem relação com a sociedade e com os contextos envolvidos.

Palavras-chave : Big Bang, Transposição Didática, PNLD.

## Abstract

From the notes in the literature about the insertion of Modern and Contemporary Physics in the Physics curriculum of basic education and the importance of this knowledge for society, we seek to analyze how the Big Bang has been transposed to the Physics textbooks of the National Textbook and Teaching Material Program of 2018, since it is a relevant event in the evolution of cosmology. So, we used the Theory of Didactic Transposition, proposed by Chevallard, as an instrument of analysis. In this way, it was possible to perceive how the textualization of this knowledge for basic education has occurred. We found this episode in only 42% of the analyzed collections, which may indicate low presence of this content in physics classes, finding evidence of the transposition aspects in all the analyzed textbooks. The books bring the episode in chronological sequence, which favors adequate constructions of the nature of science, however other characteristics found in the text can interfere negatively, tending to the idea of a science made by geniuses, unrelated to society and the contexts involved.

Keywords : Big Bang, Didactic Transposition, PNLD.

## Introdução

A sociedade, cada vez mais, está fundada em conhecimentos modernos, exigindo assim a apropriação desses conhecimentos para participação de forma ativa e consciente das tomadas de decisões e no entendimento tecnológico contemporâneo.

Esses aspectos nem sempre são evidentes para aqueles que não participam de tais produtos, isso porque na escola, local formal de acesso ao conhecimento produzido pela humanidade, esses conteúdos têm ficado de fora das aulas. Nesse sentido, pesquisas em ensino de física apontam para a necessidade de atualização dos currículos de física da educação básica, especialmente por meio da inserção de conteúdos da física moderna e contemporânea, aproximando assim os alunos da realidade atual em ciência e tecnologia (OSTERMANN; MOREIRA, 2000; SIQUEIRA, 2012).

Os documentos oficiais, desde o final do século XX vêm apontando para essa inserção. Atualmente, a Base Nacional Comum Curricular (BNCC) também indica para esse processo. Pela pertinência e viabilidade da inserção da Física Moderna e Contemporânea (FMC), outros estudos também buscam entender quais conteúdos modernos devem ser inseridos nesses currículos. Dentre eles, Ostermann e Moreira (2000) destacam alguns temas cosmológicos, como o Big Bang, a principal teoria cosmológica para explicar a evolução e estrutura do universo, estando presente nas pesquisas de fronteira na ciência moderna.

Isso porque, esse tema, pertinente dentro da cosmologia, possui um desenvolvimento histórico rico, cheio de controvérsias e superação de visões de mundo (WUENSCHE, 2017), o que potencializa construções adequadas de imagem e da natureza do conhecimento científico (SKOLIMOSKI, 2014; ARTHURY; PEDUZZI, 2015).

Nesse sentido, o Livro didático de Física se torna um importante recurso para esta inserção em sala de aula, pois através do Programa Nacional do Livro e do Material Didático (PNLD), ele abrange toda a Educação Pública Brasileira. No que tange aos livros didáticos de física, que são garantidos pelo programa desde a edição de 2009, somente o PNLD 2018 distribuiu aproximadamente 10 milhões de exemplares a estudantes e professores da rede pública.

Couto et al. (2008) ressaltam a potencialidade que o livro didático possui na prática docente e na construção da visão sobre a natureza da ciência. Para além desse aspecto, o livro didático é tido ainda, em muitos casos, como única fonte de consulta para alunos e professores de Ciências (MALUF, 2000), e, levando em consideração que a escola, para alguns é a única possibilidade de contato dos cidadãos com conhecimentos científicos modernos, o livro didático se torna um instrumento primordial para o acesso da sociedade aos saberes científicos.

Tendo em vista as indicações realizadas pelas pesquisas em ensino de ciências sobre a necessidade de atualização dos currículos do ensino básico e a importância que o livro didático toma no acesso ao conhecimento, nesse estudo, temos como objetivo analisar como o conteúdo relacionado ao Big Bang é textualizado nos livros didáticos de Física aprovados no PNLD 2018, a partir dos pressupostos da Transposição Didática.

Neste trabalho, nos baseamos nos seguintes atributos para análise deste episódio: descontextualização, despersonalização, dessincretização e a programabilidade.

## A Transposição Didática e seus atributos

A Teoria da Transposição Didática é entendida como um instrumento de análise, que permite compreender os processos de transformação dos saberes até ele ocupar um local entre os objetos de ensino. Isso porque, a teoria considera níveis distintos para o saber: o saber sábio - o conhecimento produzido pelos cientistas; o saber a ensinar - os conhecimentos presentes em materiais de ensino; e o saber ensinado - o saber que chega, de fato, a sala de aula.

Um conteúdo de saber que tenha sido definido como saber a ensinar, sofre, a partir de então, um conjunto de transformações adaptativas que irão torná-lo apto a ocupar um lugar entre os objetos de ensino. O trabalho que faz de um objeto de saber a ensinar, um objeto de ensino, é chamado de transposição didática (CHEVALLARD, 1991, p. 45 - tradução livre).

Esses processos pelos quais os saberes são submetidos, são responsáveis por textualizar o saber para a realidade escolar. Nessa transformação, Chevallard (1991) destaca que o saber é submetido para sofrer adequações para atender a dinâmica escolar e um novo nicho epistemológico.

A dessincretização está ligada à delimitação de saberes, isto é, há a separação em saberes pontuais. Este processo retira o saber de seu nicho epistemológico inicial e o seu status epistemológico é transposto para a realidade escolar, que possui sua própria epistemologia. 'o saber que a transposição didática produz será (...) exilado de suas origens e separado de sua produção histórica na esfera do saber sábio' (CHEVALLARD, 1991, p. 18 - tradução livre). Desta forma, quando o saber é dessincretizado, problemáticas, descontinuidades e erros que estiveram no processo de construção do saber são ocultos.

A despersonalização do saber se refere a não personalização deste, ou seja, ocorre a desvinculação do conhecimento e seu produtor. Essa característica pode ser notada de maneira parcial, quando se tem a vinculação de apenas alguns cientistas presentes em sua construção, tratados como verdadeiros heróis, ou total, quando todos os cientistas são apartados deste.

Os processos de dessincretização e despersonalização estão ligados à descontextualização do saber. De acordo com os estudos de Chevallard (1991), esta característica está relacionada a desconexão dos diversos contextos que cercaram o seu desenvolvimento. Isso é evidenciado por conteúdos que são dispostos de maneira a-histórica e a-problemática, apresentados e aplicados de maneira mais geral, sem qualquer ligação com sua origem. A programabilidade se refere a ordenação que esses saberes se apresentam nos livros-texto.

## Breve contexto do Big Bang

No princípio da Cosmologia moderna, tínhamos a busca pelo entendimento da natureza das nebulosas. Parte da comunidade acreditava que as nebulosas eram sistemas de estrelas rodeadas a nossa volta, enquanto outra parte acreditava que elas eram sistemas semelhantes à nossa galáxia. Vesto Slipher, um astrônomo norte-americano, que estudava o espectro da luz vinda desses corpos, descobriu, por volta de 1912, que as linhas espectrais das nebulosas estavam deslocadas para

o vermelho (redshift) ou para o azul (blueshift), o que contrariavam a ideia da época de que estaríamos fixos no espaço.

- O início do século XX também assistiu ao desenvolvimento dos primeiros modelos cosmológicos, com Einstein e Willem De Sitter, a partir da Teoria da Relatividade Geral, os quais previam universos estáticos. O modelo de De Sitter ganhou mais destaque na comunidade devido a previsão do efeito De Sitter (existência de redshifts proporcionais à distância), que poderia estar relacionado com as observações de Slipher.

Antes da descoberta de Hubble, em 1929, diversos astrônomos se debruçaram em modelos de universo, especialmente acerca do efeito De Sitter. Nomes como Carl Wirtz, Ludwik Silberstein, Knut Lundmark e Gustaf Strömberg buscaram a relação entre os desvios espectrais dos corpos celestes e a distância.

Em meio a diversas buscas, tivemos os estudos desenvolvidos por Hubble. Por volta de 1928, o astrônomo americano direcionou o seu programa de pesquisa para os redshifts das galáxias, a fim de testar a solução de De Sitter. Nessas pesquisas, junto com Milton Humason, observou-se a existência de uma relação linear entre o desvio espectral para o vermelho e a distância das galáxias. Entretanto, mesmo com a possível relação entre os resultados obtidos e a ideia de um universo expansionista, Hubble fez interpretações cautelosas (BAGDONAS; ZAENETIC; GURGEL, 2017).

As teorias cosmológicas de universos expansionistas ganharam maior aceitação e notoriedade no início da década de 1930, principalmente com as soluções encontradas por George Lemâitre e o átomo primordial, que não foi o pioneiro, uma vez que Alexsander Friedmann, em 1922, apresentou soluções expansionistas para as equações de Einstein.

Buscando entender as partículas subatômicas, George Gamow, chegou a um modelo que explicava a origem das estrelas e nebulosas. Aproximando a física nuclear da cosmologia, propôs inicialmente que o universo era quente e denso, colapsando e dando origem a elementos químicos e estrutura que conhecemos hoje. Posteriormente, também desenvolvido junto a Herman e Alpher, este modelo ficou conhecido como Big Bang.

- O Big Bang explicava razoavelmente a origem dos elementos químicos leves, mas falhava para elementos mais pesados, que só viria a ser esclarecido com Fred Hoyle, Thomas Gold e Hermann Bondi, teóricos da teoria rival ao Big Bang, conhecida como Teoria do Estado Estacionário (TEE), onde se tinha um modelo de universo estacionário (ARTHURY; PEDUZZI, 2015).

Ambos os Modelos apresentavam falhas, o Big Bang não conseguia explicar a formação de elementos mais pesados, enquanto a Teoria de Hoyle previa continuação contínua de matéria, o que soava absurdo para a comunidade, e não se podia observar a homogeneidade do universo.

- O que tornou a TEE inviável e estabeleceu o Big Bang foi a detecção da Radiação Cósmica de Fundo (SKOLIMOSKI, 2014), por Arno Penzias e Robert Wilson, e posteriormente com os astrofísicos Peebles e Dicke, que possibilitou verificar que a temperatura do universo estava de acordo com as previsões estabelecidas pelo Big Bang, cerca de 3K (três Kelvin).

## Metodologia

A presente investigação se pauta na abordagem qualitativa, apontadas por Bodgan e Biklen (1994). A análise foi realizada nas 12 coleções de Física aprovadas no PNLD 2018 (tabela 1). Destaca-se que as coleções serão denominadas de Col.1, Col.2 (...) obedecendo a ordem decrescente de distribuição de exemplares.

Tabela 1 - Obras aprovadas pelo PNLD 2018 em ordem decrescente de distribuição.

Fonte: Autoria própria

Primeiramente, fez-se o estudo e a construção histórica do desenvolvimento do Big Bang, por meio de fontes secundárias para apropriação dos contextos históricos do episódio de forma cronológica.

Em seguida, foi realizada a leitura flutuante por todos os exemplares aprovados pela edição analisada, buscando identificar como cada coleção apresentava o Big Bang, sendo possível verificar a disponibilidade desse conteúdo nessas coleções.

Desta forma, utilizou-se a técnica da análise de conteúdo (BARDIN, 1977) nos processos de análise dos livros. Assim, foi realizada a leitura cuidadosa do conteúdo da Teoria do Big Bang de cada livro para que se pudesse identificar elementos da descontextualização, dessincretização, despersonalização e verificar a programabilidade desse tópico a partir de sua construção histórica.

Com base nesses elementos, foi possível perceber como esses conteúdos estão sendo transpostos para os livros didáticos, tecendo análise quanto as possibilidades de utilização destes tópicos para discussões epistemológicas acerca da natureza da ciência, do desenvolvimento científico e da história da Ciência.

## Análise dos Livros

Ao realizar a leitura flutuante por todos os exemplares aprovados nesta edição do PNLD, pudemos perceber quais obras abordam esse conteúdo em seus exemplares e quantas páginas os são atribuídos nestas, como consta na tabela 2.

Tabela 2: coleções e páginasFonte: autoria própria

Podemos observar que das 12 coleções analisadas, apenas 5 coleções abordam esse tópico, o que representa aproximadamente 42% das coleções aprovadas. As coleções que apresentam esse episódio, os abordam em aproximadamente 1 página, em maioria nas finais do volume 3 das coleções, o que pode ser um indício de que esse conteúdo chega pouco às aulas de física, dada a densidade de conteúdos no currículo de Física da Educação Básica e a baixa carga horária da disciplina.

Sobre a programabilidade, percebemos que todas as coleções que trazem esse episódio seguem a ordem cronológica dos fatos: Lei de Hubble, Big Bang e Radiação Cósmica de Fundo, como faz Col. 3, vol. 3, exemplificado na figura 1. Segundo Araújo e Nascimento (2018), uma das características que definem a programabilidade é o programa de ensino no qual o saber está inserido e seus objetivos de ensino/aprendizagem. Neste caso, seguir a ordem cronológica desses fatos cosmológicos interfere positivamente em uma construção adequada de visão da natureza da ciência e de como ela é construída historicamente.

Figura 1: programabilidade apesentada na col. 3Fonte: autoria própria

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Na segunda parte da análise, pautada nas características da Transposição Didática na textualização deste saber, ou seja, a descontextualização, a despersonalização e a dessincretização, realizamos a análise das coleções Col.1, Col.3, Col.7, Col.9 e Col.12, que são aquelas que apresentam os episódios.

No que diz respeito à despersonalização desse episódio, constatamos que todas as coleções ocultam os colaboradores na construção destes conhecimentos. Desta forma, verificamos que as coleções Col.1, Col.7 e Col.9, apresentam-se de forma parcialmente despersonalizada, isto é, trazem nomes como Lemâitre e Gamow, mas ocultam outros nomes importantes como Hoyle, Bondi e Gold, os colaboradores de Gamow (Ralph Alpher e Robert Herman).

Destacamos a coleção Col.12, por ocultar todos os colaboradores envolvidos no desenvolvimento do Big Bang, atribuindo descobertas a cientistas isolados, o que pode levar a ideias de que a ciência é construída por gênios.

A lei de Hubble mostra que o Universo vem se expandindo por bilhões de anos. Isso significa que, no passado, a matéria estava mais concentrada e, portanto, a densidade do Universo era maior do que é hoje. Há bilhões de anos houve um momento em que a matéria estava praticamente concentrada em um ponto, chamado de singularidade, cuja densidade era gigantescamente alta. (Col.12, volume 3, p. 266)

Quanto a contextualização desse episódio nas obras analisadas, percebemos que todas das coleções descontextualizam parcialmente os episódios, uns em graus maiores, outros em menores.

Nesse sentido, verificamos descontextualizações parciais, nas quais encontramos a Lei de Hubble e a relatividade antecedendo o Big Bang, mas dentro dos episódios não encontramos contextos importantes, como a Teoria do Estado Estacionário, a concorrente do Big Bang, o que poderia reforçar a ideia de que a ciência não é absoluta e nem determinista, e sim um processo de construção humana ao longo do tempo, influenciada por diversos fatores externos a ela.

...A proposição da 'Grande Explosão Cósmica' está pautada em três pilares de sustentação: [...] III. Radiação Cósmica de Fundo: [...] A previsão teórica teve autoria principal de Gamow, mas a verificação experimental aconteceu de forma acidental [...] (Col. 9, volume 3, p. 167-168)

A partir das percepções da descontextualização e despersonalização, percebemos que não houve uma preocupação em trazer as problemáticas que deram origem ao desenvolvimento desses episódios, isto é, não se tem a imersão no nicho epistemológico em questão, evidenciando assim o atributo da dessincretização em todas as coleções, de forma parcial ou total.

Isso é importante para indicar que o desenvolvimento e avanço científico não é iniciado a partir de ideias geniosas isoladas, mas sim, por uma comunidade científica, e.g.:

Nessa época, a Teoria da Relatividade (1916) estava sendo discutida pelos cientistas, e os modelos de universo que surgiram nessa época tentavam levar em consideração os efeitos relativísticos [...] Apesar de todas as previsões teóricas, o modelo proposto por Lemâitre apresentavam problemas: não conseguia explicar [...]. Na tentativa de explicar o surgimento dos elementos químicos, George Gamow (1904-1968) [...]' (Col.1, volume 3, p. 218).

## Considerações Finais

A partir das análises, foi possível perceber que esses episódios ainda não possuem lugar de destaque nas coleções de física aprovadas no PNLD 2018, dada a sua presença em apenas 42% das coleções, o que pode indicar também que esse conteúdo chega pouco às aulas de física, mesmo sendo um assunto pertinente na Física e na Ciência atual.

Encontramos indícios dos processos de descontextualização, despersonalização e dessincretização em todas as obras que apresentam o conteúdo, as quais ocultam fatores históricos, cientistas envolvidos no processo de construção do saber e as problemáticas que justificam as buscas pela relação. Acreditamos que esses fatores poderiam fornecer discussões epistemológicas relevantes para a formação dos que têm acesso a esses conteúdos.

Desta forma, percebemos que esses conteúdos estão sendo transpostos de maneira semelhante aos conteúdos da Física Clássica, com contextos históricos empobrecidos, mesmo com sua riqueza histórica. Acreditamos que só mesmos deveriam ser mais explorados, uma vez que a abrangência matemática que conteúdos modernos vão além do explorado no ensino básico e a potencialidade que esses conteúdos possuem em influenciar para a ciência e em visões não distorcidas da natureza e da construção do conhecimento científico.

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