REFLEXÕES SOBRE A NATUREZA DA CIÊNCIA EM UMA ATIVIDADE EXPERIMENTAL NO CONTEXTO DA EDUCAÇÃO PROFISSIONAL TÉCNICA E TECNOLÓGICA

## REFLEXÕES SOBRE A NATUREZA DA CIÊNCIA EM UMA ATIVIDADE EXPERIMENTAL NO CONTEXTO DA EDUCAÇÃO PROFISSIONAL TÉCNICA E TECNOLÓGICA

## REFLECTIONS ON THE NATURE OF SCIENCE IN AN EXPERIMENTAL ACTIVITY IN THE CONTEXT OF BASIC VOCATIONAL EDUCATION

Roberto Cruz-Hastenreiter 1,3 , Flavio Rodrigues 1,3 , Yasmin Gusmão 1 , André Tato 2

1 Instituto Federal do Rio de Janeiro - IFRJ, roberto.cruz@ifrj.edu.br 2 Colégio Pedro II, andretato@gmail.com 3 UNIRIO, roberto.hastenreiter@edu.unirio.br

## Resumo

O uso de atividades experimentais como recurso didático nas aulas de Física tem ocupado espaço significativo nas discussões que envolvem professores e pesquisadores da área de ensino de Física. As discussões apontam para o desenvolvimento de atividades experimentais que não sejam exclusivamente realizadas em um laboratório com roteiros fechados, onde a participação dos estudantes se restringe ao preenchimento de tabelas e à construção de gráficos, mas antes devem partir de problemas ou questões a serem respondida. O presente trabalho se insere no conjunto de ações que buscam ampliar a compreensão do papel das atividades experimentais, incluindo questões referentes à discussão a respeito da Natureza da Ciência. Para isso, apresentamos uma ação didática cuja abordagem inclui o experimento da dupla fenda, com a apresentação e discussão do fenômeno da difração da luz. Lançamos mão de eventos históricos relativos ao período entre os séculos XVII e XIX cuja discussão central se deu a respeito da natureza da Luz. A pesquisa realizada é de natureza qualitativa. Os dados apresentados foram obtidos a partir da gravação das interações entre os estudantes e entre os estudantes e os docentes. Apresentamos algumas inferências que ressaltam a emergência de aspectos epistemológicos e socioculturais presentes na construção do conhecimento científico.

Palavras-chave : Atividades Experimentais; Natureza da Ciência; Educação Profissional Técnica de Nível Médio; Natureza da Luz.

## Abstract

The use of experimental activities as a teaching resource in Physics classes has occupied a significant space in discussions involving teachers and researchers in the area of Physics teaching. The discussions point to the development of experimental activities that are not exclusively carried out in a laboratory with closed itineraries, where student participation is restricted to filling out tables and constructing graphs, but rather must start from problems or questions to be answered. The present work is

part of a set of actions that seek to broaden the understanding of the role of experimental activities, including issues relating to the discussion regarding the Nature of Science. To this end, we present a didactic action whose approach includes the double slit experiment, with the presentation and discussion of the phenomenon of light diffraction. We made use of historical events relating to the period between the 17th and 19th centuries, whose central discussion took place regarding the nature of Light. The research carried out is qualitative in nature. The data presented was obtained from recording interactions between students and between students and teachers. We present some inferences that highlight the emergence of epistemological and sociocultural aspects present in the construction of scientific knowledge.

Keywords : Experimental Activities; Nature of Science; Vocational Education; Nature of Light.

## 1. INTRODUÇÃO

O papel do trabalho experimental no ensino de ciências tem sido considerado como central, de um modo geral, e mesmo vital no ensino das disciplinas que compõem as ciências da natureza, ainda que existam diversas percepções a respeito do tema. (BORGES, 2002; CAMILLO e GRAFFUNDE, 2021; CAMPOS, 2016; MATOS E MORAIS, 2004).

Contudo, vale destacar que nem sempre o recurso à atividade experimental se traduz por melhor aprendizagem, e por isso alguns autores defendem a necessidade da sua conceitualização à luz de uma perspectiva construtivista social, da natureza da ciência, e da aprendizagem. Para esses autores, alguns problemas que se levantam acerca do uso do trabalho experimental nas aulas de ciências não se referem tanto à quantidade do trabalho experimental realizado, mas estão mais relacionados a uma questão de qualidade, de natureza, de contexto, e de objetivos (MATOS E MORAIS, 2004; ETKINA et al, 2006; TAMIR, 1989; WESENDONK, 2015).

Braga et al., (2008), a educação científica brasileira é fortemente influenciada por uma concepção dogmático- instrumental de ensino e do próprio conhecimento. Em geral, os conteúdos conceituais são apresentados nas salas de aula sem apresentação de questões, tratando o conhecimento como pronto e acabado.

Conhecendo-se a ciência a partir de uma visão histórico-filosófica será possível compreender os conceitos científicos e, principalmente, usá-los para entender o mundo contemporâneo. A ciência moderna é fruto de todo este processo histórico, e

é a partir dela que a matemática e a experimentação são incorporadas a ciência. Os alunos devem compreender todo o contexto em que foi produzido o conhecimento com o qual estão tendo contato (GUERRA et al., 1998).

Isto posto, a presente pesquisa busca a partir dos diálogos travados entre os sujeitos envolvidos em uma atividade didática experimental identificar elementos que reforcem, ou se contraponham com a perspectiva teórica apontada. Busca-se identificar elementos argumentativos nas discussões suscitadas, nas atividades experimentais propostas, que possam evidenciar que as referidas atividades incorporam aspectos das dimensões conceitual, epistemológica e social envolvidas no fazer e no comunicar da ciência.

## 2. JUSTIFICATIVA DA AÇÃO NA EDUCAÇÃO PROFISSIONAL

O ensino médio no Brasil vive um permanente dilema entre a formação técnica, profissional (formação para o trabalho) e a generalista (humanista, propedêutica). A história da educação nos mostra que em diferentes épocas a tendência estava ora com um, ora com outro aspecto. No entanto, esta infindável oposição ainda não foi superada.

Na realidade, entende-se que este antagonismo é falso, uma vez que a técnica (e embutida nela à ciência) não se opõe ao humanismo. A ciência e a técnica são parte da cultura e, assim, a formação específica e a generalista são indissociáveis, pois uma sem a outra não passa de um arremedo de conhecimento (GUERRA et al., 1998). Em particular, os Institutos Federais têm como uma de suas finalidades, ministrar educação profissional técnica de nível médio, prioritariamente na forma de cursos integrados, entendendo o trabalho como princípio educativo, buscando uma conciliação teórico-prática para a formação profissional técnica, tendo em conta a formação integral dos(as) estudantes (RIOS, 2021).

Oportunizar, e até mesmo, incentivar a reflexão sobre a prática científica no laboratório durante as atividades experimentais pode ser fundamental a todos. Segundo Lopes (2004), a concepção que os professores têm sobre o trabalho experimental na Ciência vai condicionar de maneira decisiva a forma como integram

- o trabalho experimental no currículo, a forma como preparam as atividades experimentais, e a forma como organizam o trabalho na sala de aula.

Isto posto, acredita-se que, em uma instituição de ensino de larga tradição em Educação Profissional com inúmeras possibilidades e facilidades para o desenvolvimento e implementação de atividades experimentais, essa possa ser uma via pela qual a reflexão sobre Ciência, e sobre a natureza do conhecimento científico, possa ser estimulada.

## 3. BREVE DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE EXPERIMENTAL

A atividade experimental intitulada ' Difração e Interferência - A Natureza da Luz: Discussões entre os séculos XVII e XIX ' foi desenvolvida em uma turma da Educação Profissional Técnica de nível Médio do IFRJ. Dentre os objetivos da referida atividade didática destacamos os seguintes: (i) conhecer alguns aspectos da discussão a respeito da natureza da luz, fundamentalmente sobre o modelo corpuscular de Newton e do modelo ondulatório de Huygens; (ii) apresentar o princípio de Huygens;(iii) determinar o comprimento de uma radiação luminosa a partir de uma montagem experimental com rede de difração.

A atividade é composta por um texto entregue aos estudantes, além do kit experimental. O texto apresentado na atividade dispõe de uma seção cujo subtítulo é ' Discussões a respeito da Natureza da luz - Newton, Huygens e Young '. Apesar do destaque dado os três físicos, outros cientistas como Pierre Gassendi (1592-1655), Robert Boyle (1627-1691), Robert Hooke (1635-1703), Pierre Fermat (1607-1665), Leonard Euler (1707-1783), Augustin Jean Fresnel (1788-1827), Siméon Denis Poisson (1781-1840) são citados no texto, na perspectiva de construir a percepção de que a ciência é constituída por uma comunidade científica, e que os princípios e teorias estão sujeitos a apreciação e avaliação dessa comunidade. Buscamos nessa seção apresentar elementos e construir argumentos que permitam a abordagem de perspectivas ontológicas, axiológicas, sociais e epistemológicas da construção de um modelo teórico para o fenômeno da luz. O texto permite ao docente regente apresentar aspectos e modelos distintos que visam a compreensão de um mesmo fenômeno. São destacados para cada proposta de modelo explicativo suas potencialidades e vulnerabilidades.

O texto traz também elementos que permitem apresentar questões que não estão restritas a aspectos considerados internos à ciência, mas que possibilitam de ampliação da concepção da constituição da atividade científica, por vezes difundida no senso comum, e muitas vezes reforçadas nos espaços de educação e divulgação científica, que isentam a referida atividade das influências sociais, econômicas, culturais e idiossincráticas. '[...], nesta disputa sobre a natureza da luz, as posições de Newton foram quase hegemônicas durante os séculos XVII e XVIII em função de seu prestígio no meio acadêmico [...] ' (AZEVEDO e MONTEIRO JR, 2019).

Apesar da ampliação da concepção e dos objetivos de uma atividade experimental, a atividade didática apresentada se propõe a desenvolver aspectos teóricos voltados aos fenômenos luminosos, mais especificamente vinculados a conceitos físicos presentes no fenômeno da difração da luz policromática, embora não tenha sido constituída limitada a esse aspecto. O arranjo experimental permitiu estudar os aspectos teóricos da interferência e da difração, assim como estimar o comprimento de onda (λ) das cores identificadas no anteparo. Foi solicitado aos estudantes, a partir da observação e medidas efetuadas no arranjo experimental narrar de que modo o princípio de Huygens se adequa a figura de interferência projetada no anteparo. Os estudantes são também provocados a apresentar argumentos que apontem a impossibilidade de se explicar este fenômeno pelo modelo corpuscular da luz.

## 4. APRESENTAÇÃO DOS DADOS E DISCUSSÕES INICIAIS

Por se tratar de uma pesquisa de caráter qualitativo, as inferências se dão a partir da ação de categorização dos dados. Reforça-se que esta é uma pesquisa com abordagem qualitativa e orientação interpretativa. Os instrumentos de produção e coleta de dados foram as gravações em áudio das atividades experimentais e suas transcrições, e a produção textual proposta nas atividades. Para o presente trabalho, apresentamos alguns fragmentos das transcrições das gravações, referentes às interações das estudantes com o docente. Adotou-se como referencial metodológico de análise dos dados a análise de conteúdo (BARDIN, 2011).

Dentre as dimensões analisadas nas atividades experimentais: conceitual; epistemológica, social, e procedimental, o que apresentamos se trata de um recorte específico da análise inicial das dimensões epistemológica e social, onde buscamos identificar elementos que possam evidenciar a mobilização da percepção dos estudantes das características presentes nas atividades de produção de conhecimento científico.

Apresentamos a seguir fragmentos da transcrição das falas de alunas e do docente que conduziu a atividade, referentes a duas questões apresentadas durante a atividade, que visam explorar aspectos epistemológicos e socioculturais das atividades científicas.

## Questão 1: Em sua avaliação, quais seriam os critérios mais adequados para a escolha dentre os dois modelos propostos para caracterizar a natureza da luz?

Aluna 1 : Eles definiram ehhhh as características corpusculares e as características ondulatórias e a partir disso eles iam ver em qual que se encaixava melhor.

Professor : Mas eles iam ver? Onde?

Aluna1 : [...] ué... na prática. Por exemplo, na experiência da dupla fenda com o que eles viram eles concluíram a característica ondulatória... Porque eles já tinham noção das características ondulatórias e como elas aparecem.

Professor : Então você está dizendo assim: O fiel da balança é a natureza é a experiência...é como ela se apresenta ... o critério de ver esse não é isso? ... mas vamos lá [...]

As discussões referentes à questão 1 parecem apontar para uma perspectiva importante presente nas reflexões a respeito da natureza da ciência, a saber, se é possível estabelecer critérios objetivos no processo da construção do conhecimento científico. No fragmento destacado acima, a aluna parece assumir uma postura de certa forma realista da natureza, afinal o crivo final é a experiência, é a confrontação da teoria com o mundo físico, que nesse caso parece ter um status de realidade imponente. Ao mesmo tempo, a aluna parece incluir a ação de representação como a mediação entre o mundo físico dos objetos e dos fenômenos e modelos.

## Questão 2: O que mais chamou a sua atenção na disputa entre os modelos: ondulatório e corpuscular da luz?

Aluna 1 : O Newton ser ehhh... a teoria dele ser privilegiada por ele ser membro lá do [...]

Aluna 2 : É verdade ... só porque ele tinha um bom nome ele ... era provável [...]

Professor : O fato do Newton dar carteirada é isso? E a galera aceitar... querer dar carteirada qualquer um pode querer [...]

Aluna 2 : Mas é a galera aceitar mesmo.

Já a questão 2 parece conduzir as discussões para outra dimensão da construção do conhecimento científico, nesse caso as relações de poder como um fator importante e por vezes determinante, nas escolhas da investigação científica. Apesar do espanto inicial das estudantes de que um fator fundamentalmente sóciocultural tenha influenciado em um aspecto científico e tenha sido utilizado como critério de escolha de um modelo de interpretação de um fenômeno físico, o que outrora fora apontado por elas como fator objetivo, em outro momento da discussão uma delas considera que o trabalho pregresso de Newton devia sim contar como um elemento que desse à sua proposta de interpretação de fenômenos luminosos uma espécie de valor frente à comunidade científica da época.

Professor : Vocês acham razoável isso, que as posições de Newton tenham sido quase hegemônicas durante os séculos XVII e XVIII em função do seu prestígio no meio acadêmico?

Aluna 1 : Acho!

Professor: Acha razoável?? Ahh.. que bom!!! Porque vocês acham razoável que isso aparece?

Aluna 1 : Ele já tinha acertado tanta coisa... porque não ia acertar essa??

Aluna 2

: Éee.[...]

## 5. ALGUMAS CONSIDERAÇÕES

O presente trabalho é parte de uma pesquisa mais ampla em desenvolvimento. Os resultados apresentados no texto se restringem a duas das dimensões analisadas nas atividades experimentais, sob a abordagem da exploração de aspectos da natureza da ciência, a saber: a dimensão epistemológica e a dimensão sociocultural. Destacamos que os aspectos explorados nas referidas atividades didáticas experimentais são classificados como internos e externos ao objeto de investigação.

No caso apresentado, a dimensão epistemológica está de certa forma entrelaçada a questões ontológicas. Ao se discutir quais seriam critérios adequados

para e escolha do modelo corpuscular ou ondulatório, discussão esta que se insere nas questões epistemológicas, há também o aspecto ontológico do ente estudado (a luz), ao se questionar a respeito da sua natureza. Os fragmentos da transcrição dos áudios apresentam elementos que parecem evidenciar concepções a respeito da natureza da ciência das estudantes, mas parecem também evidenciar as intenções do docente ao analisarmos suas intervenções.

A respeito das falas referentes a segunda questão apresentada pelo professor, aspectos que seriam considerados externos à ciência aparecem como centrais nas discussões, e se apresentam como elementos que tem um papel importante nas escolhas feitas por um grupo importante da comunidade científica. O prestígio de um cientista, ou de um grupo de pesquisa, pode contar como elemento determinante para o investimento/fomento ou o abandono de um projeto de pesquisa.

Finalmente, apontamos para as potencialidades, na perspetiva da formação de sujeitos críticos e autônomos, das atividades experimentais que incluam discussões a respeito da natureza da ciência. Ressaltamos também que esta é mais uma alternativa para os docentes dentro de um conjunto de possibilidades de se criar discussões interdisciplinares e mais complexa sobre o conhecimento científico.

## Referências

ARAÚJO, M. S. T.; ABIB, M. L. V. Atividades Experimentais no Ensino de Física: Diferentes Enfoques, Diferentes Finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 2, n. 25, p. 176-194, 2003.

AZEVEDO, J.S.; MONTEIRO JR, F.N. As disputas acerca da Natureza da Luz: O uso da História e Filosofia. Aprendizagem Significativa em Revista/Meaningful Learning Review - V9(2), pp. 12-30, 2019.

BARDIN, L. Análise de conteúdo . São Paulo: Edições 70, 2011.

BORGES, A. T. Novos rumos para o laboratório escolar de ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , v.19, n.3, p.291-313, 2002.

CAMILLO, C.M.; GRAFFUNDE, K.G. Mapeamento das contribuições de atividades experimentais no ensino de ciências. Revista Brasileira de Ensino de Ciência e Tecnologia , Ponta Grossa, v. 14, n. 2, p. 215-230, mai./ago. 2021.

CAMPOS, L. S. Tensões nos Discursos dos Alunos Durante a Realização das Atividades Experimentais no Ensino de Física. São Paulo: UNICSUL, 2016. 321 f. Tese (Doutorado) Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática . Universidade Cruzeiro do Sul, São Paulo, 2016.