Visão não-hegemônica da Mecânica: análise de uma experiência no Ensino Médio

## Visão não-hegemônica da Mecânica: análise de uma experiência no Ensino Médio

Ailson Vasconcelos da Cunha 1 (avcunha@aluno.feis.uneps.br) Lizete Maria Orquiza de Carvalho 2 (lizete@fqm.feis.unesp.br)

1 Graduando do Curso de Licenciatura em Física da UNESP/Campus de Ilha Solteira e Bolsista de Iniciação Científica (PIBIC/CNPq).

## Resumo

Os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio apontam para a necessidade de compreender o conhecimento científico e o tecnológico como resultados de uma construção humana, inseridos em um processo histórico e social. É importante reconhecer que a Física, sendo uma ciência criada pelo homem, foi construída ao longo da história da humanidade, contribuindo para seu avanço e sendo impulsionada por ela, através de um processo de construção contínuo e não acabado, que segundo Khun caracteriza as mudanças de paradigma. Porém, a transitoriedade das teorias científicas passa ao largo do ensino de ciências e tampouco transparece nos livros didáticos, onde se pode constatar supervalorização do conteúdo, em detrimento da contextualização histórica e filosófica. Consideramos que é de se admirar que poucas vezes é permitido ao aluno pensar sobre novas teorias e suas explicações. Também consideramos instigante a reflexão sobre as conseqüências, para formação do aluno do ensino médio, como ser atuante no mundo que o rodeia, de sua inserção na perspectiva de pesquisas polêmicas do mundo atual. A linearidade e atemporalidade no ensino de Física podem ser substituídas por uma visão mais dinâmica da ciência, no processo ensino/aprendizagem? Quais seriam as conseqüências dessa mudança? Dentro deste quadro, a inquietação principal deste trabalho refere-se a como ajudar os alunos a envolverem-se no esforço efetivo de pensar (Villani, 1999). Para refletir sobre esta questão, propusemo-nos refletir sobre uma situação de ensino em que alunos são expostos à realização de experiências físicas analisadas por duas perspectivas científicas, uma hegemônica, a Mecânica Newtoniana, e uma nãohegemônica, a Mecânica Relacional, proposta por André Koch Torres Assis. Nossos dados estão sendo colhidos durante aulas de Física do 1o Ano de uma escola de ensino médio, onde alguns experimentos, entre eles, a 'Experiência do Balde de Newton', são apresentados aos alunos e discutidos segundo as duas perspectivas.

## Palavras Chaves

Concepção de ciência, Experimentos mentais, Mecânica, Mecânica Relacional

## Justificativa

Considerando a Lei 9.394/96, Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, esperase que, após a conclusão do Ensino Médio, um estudante tenha adquirido a formação necessária para compreender e participar do mundo em que vive, mesmo que ele não venha a cursar o Ensino Superior, como é o caso da maior parte dos estudantes egressos dessa modalidade de ensino. Sendo assim, o ensino de Física no Ensino Médio não poderia ser direcionado àqueles que pretendem continuar os estudos, mas deveria estar voltado para a formação do cidadão contemporâneo e atuante que fosse capaz de compreender e de intervir na realidade. Nesse contexto, não se poderia apresentar a Física a um jovem porque ela simplesmente existe, "mas para que esse conhecimento se transforme em uma ferramenta a mais em suas formas de pensar e agir" (BRASIL, 2002, p.58).

Segundo os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio, PCNEM, (2002, p.61) elaborados pelo Ministério da Educação e Cultura, MEC, a Física deve ser apresentada como um conjunto de competências que permitam ao estudante compreender e lidar com os fenômenos naturais e tecnológicos, incluindo sua linguagem, de modo que o estudante seja capaz de observar o

mundo através de princípios, leis e modelos físicos. Neste texto, a disciplina de Física, juntamente com Química, Biologia e Matemática integram a mesma área do conhecimento: Ciências da Natureza e Matemática.

'São ciências que têm em comum a investigação da natureza e dos desenvolvimentos tecnológicos, compartilham linguagens para a representação e sistematização do conhecimento de fenômenos ou processos naturais e tecnológicos. As disciplinas dessa área compõem a cultura científica e tecnológica que, como toda cultura humana, é resultado e instrumento da evolução social e econômica, na atualidade e ao longo da história' (BRASIL, 2002, p. 23).

## E, além disso, esta área,

'se articula com a área de Linguagens e Códigos, sobretudo através do desenvolvimento das competências de representação e comunicação, e com a área de Ciências Humanas, especialmente pelo desenvolvimento das competências de contextualização sócio-cultural (...) A s várias disciplinas da área igualmente se interligam por essas duas competências gerais e também pela de investigação e compreensão' (BRASIL, 2002, p. 25).

Acreditamos que é importante reconhecer que a Física, sendo uma ciência criada pelo homem, foi construída ao longo da história da humanidade, contribuindo para seu avanço e sendo impulsionada por ela, através de um processo de construção contínuo e não acabado, que segundo Khun (1998) é dividido em períodos de ciência normal e revoluções , o que caracteriza as mudanças de paradigma. Como exemplo, pode-se tomar o caso da mecânica, parte da Física que estuda o movimento dos corpos e suas causas.

Em 1687, Isaac Newton publicou o livro " Princípios Matemáticos da Filosofia Natural ", estabelecendo os princípios e leis da mecânica que hoje chamamos de Mecânica Clássica. Embora tenha sido criticada já no século dezessete, a hegemonia da Mecânica Newtoniana perdurou por mais dois séculos seguintes, sendo testada e verificada inúmeras vezes, num período de ciência normal. No entanto, no fim do século 19 e início do século 20, ela encontrou dificuldades para explicar alguns fenômenos, o que acabou ocasionando duas importantes revoluções científicas . Por um lado, a Mecânica Quântica, além de explicar os fenômenos q ue a antiga teoria explicava, ainda conseguiu explicar os fenômenos em escala atômica estendendo o campo de atuação da física clássica para pequenas dimensões, e, por outro, a Teoria da Relatividade estendeu esse campo para velocidades altas, próximas à velocidade da luz, no qual a Física clássica também falhava.

No entanto, o ensino de ciências não foi sequer atingido pela chegada das novas concepções e a transitoriedade das teorias científicas é desprezada (Neves, 2002). Essa visão tampouco transparece nos livros didáticos, onde se pode constatar supervalorização do conteúdo, em detrimento de sua contextualização histórica e filosófica. Na maior parte destes livros, a subdivisão dos tópicos é feita como se as teorias científicas tivessem sido criadas independentemente uma da outra.

Logo no início do livro " Princípios Matemáticos da Filosofia Natural ", Newton propõe uma experiência que, embora seja muito simples de ser visualizada, é difícil de ser explicada. Tal experiência é conhecida pelo nome de 'Experiência do Balde de Newton', em homenagem ao seu idealizador. Segundo André Kock Torres Assis, a Mecânica Clássica consegue explicar os fenômenos envolvidos nesta experiência, mas, para isto, necessita utilizar o conceito de espaço absoluto. O autor defende que é possível explicar esta experiência sem utilizar a idéia de espaço absoluto, incluindo-se para isto o referencial dos corpos astronômicos distantes, como apontou Ernst Mach. Segundo Assis, a Mecânica Relacional 'é uma nova mecânica que implementa as idéias de Leibniz, Berkeley, Mach e muitos outros' (1998, p. xvii), onde não existem grandezas absolutas, como na Mecânica Clássica, tais como espaço ou tempo. Ele acredita que 'apenas quando comparamos esta nova mecânica com a newtoniana, passamos a ter u ma compreensão clara destes antigos conceitos' (1998, p. xvii). Esta nova visão da Mecânica permite observar um fenômeno Físico de maneira diferente: "após compreender a mecânica relacional entramos num novo mundo, enxergando os mesmos fenômenos com olhos diferentes e sob uma nova perspectiva" (Assis, 1998, p. xviii).

É este, então, o cenário em que nossa pesquisa se insere. Consideramos que é de se

admirar que, hoje, já no século 21, ainda muito poucas vezes é permitido ao aluno pensar sobre novas teorias e/ou suas explicações. Mais importante que isso, consideramos instigante a reflexão sobre as conseqüências, para formação do aluno do ensino médio como ser atuante no mundo que o rodeia de sua inserção na perspectiva de pesquisas polêmicas do mundo atual. Será que linearidade e atemporalidade no ensino de Física podem ser substituídas por uma visão mais dinâmica e realística da ciência, no processo ensino/aprendizagem? Quais seriam as conseqüências, benéficas ou não, dessa mudança?

Dentro deste quadro, a inquietação principal deste trabalho refere-se a como ajudar os alunos a envolverem-se no esforço efetivo de pensar (Villani, 1999). A idéia para introduzir nossa situação de pesquisa foi a de partir da consideração de uma teoria que está em plena polêmica e que, por não ser hegemônica, não é vista como verdade absoluta.

Considerando que não é possível estudar uma teoria não-hegemônica, a não ser em relação a uma hegemônica, que para entender a Mecânica Relacional o aluno tem que aprofundar sua compreensão sobre a Mecânica Newtoniana, e que o estudante que conhece diferentes visões da Mecânica pode enxergar um mesmo fenômeno 'com olhos diferentes e sob uma nova perspectiva' (Assis, 1998), analisamos uma situação de ensino em que os alunos são expostos a experiências físicas, entre elas, a 'Experiência do Balde de Newton', que podem ser vistas por duas perspectivas científicas, uma hegemônica e uma não-hegemônica.

Assim, sem ter a pretensão de domínio do conteúdo de Mecânica Relacional, pelos alunos, o que não consideramos deva ser esperado para este nível, julgamos que experiências que eles possam ter com a pluralidade de visões científicas, referentes a um dado conteúdo, possam ser relevantes para a aprendizagem da Física, na medida em que isso poderia ajudá-los a perceber os modelos físicos enquanto tais, permitindo-lhes iniciar um processo de tomada de consciência e de interesse pela própria Mecânica de Newton e pelas carreiras científicas.

## Metodologia

Como metodologia, utilizamos a etnografia, que mantém seu enfoque nos seres humanos, sendo que, nosso principal foco de trabalho é o aluno do 1 o Ano do Ensino Médio da Escola Estadual de Urubupungá, durante as aulas de Física, de uma dada turma. Sabemos que o 1º Ano do Ensino Médio é marcado pelo caráter de transição, no qual o estudante egresso do Ensino Fundamental, e carregado de suas características, tem que se adaptar a uma nova modalidade de ensino. Essa fase de adaptação pode tornar-se dolorosa e às vezes até traumatizante, podendo prejudicar o aprendizado do aluno ao longo dos anos e ocasionar reprovações e até mesma evasão escolar. Importante notar que é, principalmente, nesta série que esse estudante tem os primeiros contatos com disciplinas como Física, Química e Biologia vistas separadamente e, portanto, com a fragmentação do conhecimento científico.

Assim, ao escolher esta série, supomos que os alunos ainda não tiveram contato e familiaridade com os conceitos da Física, considerando que a maioria não teve contato prévio com Física, no Ensino Fundamental, o que poderia torná-los mais receptivos a uma nova percepção científica. Isso não significa que eles não têm idéias prévias sobre Física, pois os estudantes trazem consigo conhecimentos adquiridos desde a infância que podem influenciar diretamente a aprendizagem em Física, os chamados conceitos espontâneos.

Um segundo motivo para a escolha dessa série foi o fato de já termos algum contato com a professora de Física que agora se dispõe a trabalhar conosco nesta pesquisa durante uma experiência de Prática de Ensino desenvolvida no laboratório de Física. Entendemos que a nossa familiaridade com ela contribui para que nossa permanência em sala de aula seja menos conturbada e constrangedora. Sabemos que a presença de uma pessoa estranha em sala pode influenciar negativamente, uma vez que os alunos ficam inibidos.

A coleta de dados é feita em duas fases, sendo a primeira caracterizada por um período de pura observação de aulas normais e a segunda por um período de intervenção externa, além da observação. Na primeira fase, na qual agora nos encontramos, estamos fazendo anotações a partir da observação direta intensiva (observação no campo), das aulas ministradas pela professora da disciplina. Estamos também tomando dados com a observação direta extensiva fazendo entrevistas

com a professora e com alguns alunos, com o objetivo de conhecer o ambiente da pesquisa: interesse, curiosidade, credibilidade, conforto quanto à aceitação dos fatos e confronto de idéias.

Paralelamente, estamos produzindo um texto sobre o assunto, baseado no livro Mecânica Relacional (Assis, 1998), visando produzir recortes para serem levados no ensino médio, na segunda fase, que se constitui a intervenção. Durante a intervenção serão apresentados, aos alunos do Ensino Médio, vários experimentos, alguns deles 'mentais', concentrando-se especial atenção à 'Experiência do Balde de Newton'. Estes experimentos serão discutidos segundo as perspectivas da Mecânica Newtoniana e a da Mecânica Relacional. Todas as aulas do período de intervenção serão gravadas em vídeo. Também nesta fase serão feitas entrevistas com os alunos e com a professora. Todas as entrevistas são gravadas em fita cassete, sendo depois transcritas.

Até agora e durante toda a pesquisa, a nossa presença em sala de aula, sempre na condição de observador, é um fator fundamental para conseguirmos as respostas que procuramos, pois nestes momentos estaremos vivenciando a situação in loco e fazendo anotações. Após a coleta dos dados faremos uma seleção onde buscamos filtrar o excesso de informações, e organizá-los para facilitar sua representação e compreensão. As análises posteriores dessas informações serão confrontadas com os demais tipos de dados para que, finalmente, possa haver uma boa interpretação dos fatos.

## Resultados Parciais

Fomos surpreendidos ao nos encontrarmos em uma sala de aula com uma realidade diferente daquela que esperavávamos. Embora a carga horária de Física no primeiro ano do ensino médio nessa escola seja reduzida (3 hora/aula, nos outros anos é ainda menor), o que temos encontrado são alunos atentos a realidade local, curiosos, envolvidos em projetos de pesquisa, tais como, Grupo de ciência e feira de ciência. No que se refere prática científica percebemos que os alunos visitam regularmente o laboratório, tendo oportunidade de uma aprendizagem científica mais agradável e significativa.

Atribuímos esse fato a dois pontos singulares e importantes. O primeiro ponto consiste no envolvimento da escola em um grande projeto de parceria com a universidade, financiado pela FAPESP, dentro do Programa Ensino Público, que envolve cerca de 40 professores, dentro da escola. Cada trabalho individual de pesquisa do professor está vinculado a um grupo de trabalho, orientado por professores da universidade. Dentro deste projeto, a professora de Física desenvolve um trabalho individual, cuja principal inquietação refere-se ao ensino de física no laboratório. O segundo ponto consiste na interação da escola com o curso de licenciatura em Física da FEIS/UNESP, possibilitando acompanhamento individual dos alunos, por graduandos.

Parcialmente, podemos concluir que os alunos dessa escola possuem muito interesse pela aprendizagem científica, mas este fato ocorre, principalmente, pelo incentivo dado a eles pelos seus professores, pela escola e pela universidade, ou seja, a universidade em colaboração com a escola contribui significativamente para a aprendizagem científica dos alunos e deve ser cada vez mais explorada.

## Referências Bibliográficas

ASSIS, A.K.T. Mecânica relacional. Campinas: C.L.E., 1998. (Coleção C.L.E.: v.22)

BRASIL, Ministério da Educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais : ensino médio. Brasília: MEC, 2002. Disponível em <http://www.mec.gov.br/semtec/ensmed/ftp/CienciasNatureza.pdf>. Acessado em 10 de Março de

2004.

DANHONI NEVES, M.C. Lições da escuridão ou revisitando velhos fantasmas do fazer e do ensinar ciência . Campinas - SP: Mercado das Letras, 2002.

KHUN, T. S. A estrutura das revoluções científicas. 5.ed. São Paulo: Perspectiva,1998. (Série Debates)

VILLANI, A. 1999, O professor de ciências é como um analista? Ensaio. Pesquisa em Educação em Ciências . v.1, n1, pp. 5-28.