A origem das "propriedades gerais da matéria" e a crença dos professores na validade e importância desse conteúdo: uma reflexão do papel do livro didático no ensino de ciências

## A ORIGEM DAS " PROPRIEDADES GERAIS DA MATÉRIA" E A CRENÇA DOS PROFESSORES NA VALIDADE E IMPORTÂNCIA DESSE CONTEÚDO: UMA REFLEXÃO DO PAPEL DO LIVRO DIDÁTICO NO ENSINO DE CIÊNCIAS

Cristiano Mattos a [crmattos@feg.unesp.br] Alberto Gaspar a [gaspar@feg.unesp.br]

a Departamento de Física e Química - Faculdade de Engenharia UNESP - Universidade Estadual Paulista - Campmpus Guaratinguetá Caixa Postal 205 - CEP 12516-410 Guaratinguetá, São Paulo, Brasil

## RESUMO

Neste trabalho investigamos aspectos da dissociação entre a ciência produzida e a ciência transmitida pelo livro didático. Tomamos como ponto de partida as "propriedades gerais da matéria", conteúdo ultrapassado ma s ainda vigente na maior parte dos livros de texto e do currículo de ciências do ensino fundamental no Brasil . Procuramos conhecer a origem m desse conteúdo a partir de uma pesquisa em m livros didáticos ingleses e franceses do final do século XIX e início do XX. Submetemos professores de Ciências e de Física do ensino fundamental e médio a um m questionário para verificar a crença desses professores na validade científifica desse conteúdo e se ele ainda faz parte da sua prática didática, destacando uma dessas propriedades, a impmpenetrabilidade. Verificamos que a crença nesse conteúdo é quase absoluta, sem m diferenças significativas entre os professores do ensino médio e os do ensino fundamental. Na conclusão propomos a inclusão, na pesquisa em m ensino de ciências, da "ciência do livro didático" como fator gerador das pré-concepções em m nossos professores e alunos. Acreditamos uma das causas do fracasso das pesquisas em m mumudança conceitutual em m ciências se deve ao equívoco de considerar espontâneas concepções adquiridas no ensino formal, solidamente enraizadas pelo aval pseudo-científifico do livro didático .

## INTRODUÇÃO

Em qualquer ciência, há sempmpre um m distanciamento tempmporal inevitável entre a ocorrência de uma nova descoberta ou formumulação teórica - a ciência produzida - e a sua transposição didática para a sala de aula - a ciência transmitida. Esse distanciamento decorre não só da necessidade da a assimilação dessas inovações pela própria comumunidade científica como tambmbém m da necessidade de reformumulação e atualização dos currículos escolares e dos textos didáticos (Chevallard, 1991) (Pretto, 1995) (Astolfi et t al. 1997).

As novas idéias da física surgidas no início do século XX só começaram m a aparecer em m livros didáticos de mumuitos países nas últimas décadas desse século. No Brasil, até hoje em m dia, essas idéias estão ausentes da quase totalidade dos textos didáticos de física para o ensino fundamental e médio e, por conseqüência, da sala de aula. Há fortes evidências de que os conteúdos trabalhados em m sala de aula originam-se predominantemente dos conteúdos apresentados nos livros didáticos (Gaspar & Prado, 2001).

A dissociação entre a ciência produzida e a ciência transmitida não aparece apenas em m relação a novas idéias ou teorias. Ela aparece tambmbém m por meio da permanência, na ciência transmitida, de conceitos científicos que se tornaram m ultrapassados pelo advento dessas idéias, pois nem m sempmpre essa impmplicação é explícita ou bem compmpreendida. Assim , embmbora a Teoria da Relatividade Restrita e o quantum de luz tenham m tornado desnecessária tanto a existência de um m referencial universal como a de um m meio suporte para as ondas eletromagnéticas, o éter    meio postulado para satisfazer essas necessidades teóricas    ainda continuou a ter o status de hipótese válida e essencial em m mumuitos textos didáticos e nas salas de aula, durante anos.

Dessa forma a ciência transmitida pôde adquirir vida a própria, independente da a ciência produzida que objetivava transmitir , o que nos levou a estabelecer a hipótese da existência de uma "ciência do livro didático" criando pseudos conceitos científificos que se validam m e consagram , tanto pela difusão editorial, como pela inércia da atividade do professor em m sala de aula .

Para obter indicações que pudessem m validar nossa hipótese, tomamos como ponto de partida um conteúdo ultrapassado mas ainda vigente na maior parte dos livros de texto e do currículo de ciências do ensino fundamental no Brasil: as "propriedades gerais da matéria". Muitos textos brasileiros de Ciências para o ensino fundamental costutumam m apresentar, ainda hoje, um m tópico ou capítutulo introdutório abordando essas propriedades, incluindo os de maior aceitação entre os professores do ensino fundamental (Barros & Paulino, 2001; Cruz, 2001). Em m geral, são citadas: inércia, extensão, impmpenetrabilidade, porosidade, indestrutibilidade, compmpressibilidade, divisibilidade e elasticidade, nem m sempmpre nessa ordem .

Neste trabalho procuramos conhecer a origem desse conteúdo nos livros didáticos e verificar a crença do professor na sua validade científica. Em m uma análise posterior pretendemos estabelecer a trajetória desse conteúdo nos livros didáticos brasileiros desde o início do século XX e determinar algumas das causas de sua permanência no ensino fundamental no Brasil até os dias de hoje (Gaspar & Mattos 2002).

## ORIGEM DAS PROPRIEDADES GERAIS DA MATÉRIA

A mais antiga referência que encontramos, de forma explicita, às propriedades gerais da matéria data do século XVII. Essas propriedades aparecem m incorporadas nas "regras de raciocínio da filosofia", citadas por mumuitos filósofos e cientistas da época. Entre eles, Newton propõe quatro regras em m sua obra Princípípios

Matemáticos da da Filosofofia Natural, no livro III, O sisistema do Mundo (Newton 1687, pp. 409). Em m síntese, essas regras dizem m que:

- 1 - Não se deve admitir mais causas para os fenômenos naturais do que aquelas que forem verdadeiras e suficientes para explicá-los.
- 2 - Aos mesmos efeitos devemos, tanto quanto possível , atribuir as mesmas causas.
- 3 - As qualidades dos corpos, obtidas a partir dos experimentos que fazemos com m eles, devem m ser consideradas qualidades universais de todos os corpos, quaisquer que sejam .
- 4 - Na filosofia experimental nós devemos considerar corretas as proposições obtidas por indução geral mesmo que sejam m formumuladas hipótese contrárias, até que surjam m fenômenos que justififiquem m a revisão dessas proposições.

As propriedades gerais ou qualidades da matéria são apresentadas por Newton num m adendo à regra três. As qualidades que ele relaciona são: extensão, solidez, impmpenetrabilidade, mobilidade e força de inércia. Para ele, na compmprovação da existência de uma propriedade, a sensibilidade pode prescindir da razão. É o caso da impmpenetrabilidade:

"Nós percebemos que os corpos que manuseamos são impenetráveis e daí concluímos que a impenetrabilidade deve ser uma propriedade universal de todos os corpos, quaisquer que sejam." (Newton 1687)

Um m indício bastante forte de que essas regras de raciocínio da filosofia são a origem m das propriedades gerais da matéria, como conteúdo dos livros didáticos, reside na coincidência ou semelhança entre os enunciados dessas regras e o enunciado das propriedades gerais da matéria encontrados em m todos os livros didáticos de Física franceses e ingleses publicados até o final do século XIX que pudemos consultar.. Outro indício forte da origem filosófica, não científifica, dessas propriedades, pode ser inferido das dificuldades que os autores desses textos apresentavam m na forma como as abordavam . Dois exempmplos particularmente significativos são apresentados a seguir.

- O primeiro é a abordagem m dessas propriedades e do conceito de impmpenetrabilidade apresentada no livro CoCours de Physique , de Adolphe Ganot , um dos primeiros e mais tradicionais livros didáticos de física de todo mu mundo. Na edição de 1887 (Ganot, 1887), na apresentação da impmpenetrabilidade, incluída numa longa descrição das propriedades da matéria compmposta de onze itens e mais de dez páginas, são tantas as exceções que elas merecem m um m destaque mumuito maior do que a exposição da própria propriedade.
- O segundo exempmplo se refere ao livro Propoperties of of f Matter (Tait, 1885), tambmbém m em m relação à impmpenetrabilidade. O autor dedica mais de dez páginas apenas a essa propriedade, abordando a sua origem m e os problemas históricos e epistemológicos que a acompmpanham . Não obstante, opta por tratá-la como uma propriedade "semicientífifica", argumentando que " ...é inútil discutir questões dessa natureza, pelo menos até que se prove a existência dos átomos. Portanto não vamos nos ocupar do significado estritamente científico do termo impmpenetrtrabilidade." (Tait , 1885, pp 80)

Essa condição estabelecida por Tait - vincular o conhecimento das propriedades da matéria à compmprovação da existência dos átomos - parece refletir o pensamento da outrtros autores de livros didáticos da época e foram m a razão determinante para a extinção das propriedades gerais da matéria dos livros didáticos de Física.

Não pode ser considerada mera coincidência o desaparecimento desse conteúdo dos textos didáticos de Física ingleses e franceses no final do século XIX e início do século XX, exatamente quando inúmeras evidências experimentais e teóricas tornaram a existência dos átomos uma hipótese aceita pela quase totalidade

da comumunidade científica. No seu lugar aparecem , talvez como conteúdo substituto, outras propriedades chamadas de mecânicas ou dos corpos, como a densidade, tensão superficial, viscosidade, mobilidade e inércia.

Nos poucos textos onde essas propriedades ainda aparecem, nessa época, sua ênfase é drasticamente reduzida em m relação às abordagens anteriores. É o caso do Elementary Course of Physics (Aldous, 1898) que restringe a apresentação das propriedade gerais da matéria apenas a uma tabela onde se inclui, ainda, a impmpenetrabilidade. Na segunda década do século XX, o Traité Élémentaire de Physique (Ganot, 1918) mantém ainda uma referência de algumas linhas à divisibilidade da matéria, única das antigas propriedades da matéria que sobreviveu das edições anteriores, certamente pela necessidade de justifificar a idéia do átomo, já consolidada nessa época.

Embmbora a consolidação da idéia do átomo deva ter sido a causa principal da extinção desse conteúdo, as novas idéias da física surgidas nesse período revolucionário certamente contribuíram m para essa extinção de forma determinante. Os autores e respectivos sucessores dos tradicionais textos da época parecem m ter compmpreendido que as novas idéias tornaram m desnecessárias e irrelevantes as propriedades gerais da matéria. A impmpenetrabilidade, da forma como era compmpreendida, tornou-se injustificável diante dos resultados dos inúmeros experimentos então realizados buscando o conhecimento da a estrurututura da matéria. É o caso dos trabalhos de Rutherford no estudo sobre a penetração de partículas alfa nas até então impmpenetráveis lâminas de ouro.

## A CRENÇA DOS PROFESSORES NAS PROPRIEDADES GERAIS DA MATÉRIA

Para detectar o impmpacto da abordagem m dos livros de Ciências na validação de idéias pseudo-científicas, como as propriedades gerais da matéria, apresentamos a professores e professoras de Ciências do ensino fundamental e de Física do ensino fundamental e médio um m questionário (ver anexo 1). O objetivo desse questionário, foi verificar se as propriedades gerais da matéria ainda fafazem m parte da prática didática desses professores e, em m caso afirmativo, como eles a abordam . Optamos por destacar uma delas - a impmpenetrabilidade - para melhor detalhamento da análise. A razão da escolha foi a ênfase com m que essa propriedade costuma ser abordada nos textos didáticos do ensino fundamental .

Para facilitar a análise, dividimos o relato dos resultados obtidos em m duas partes, a primeira apresenta os dados obtidos de professores de Ciências do ensino fundamental, a segunda apresenta os dados obtidos de professores de Física do ensino médio.

## Professores de Ciências do ensino fundamental

Os questionários foram m respondidos p por 17 professores e professoras de Ciências do ensino fundamental da região do Vale do Paraíba no estado de São Paulo (anexo 1). Embmbora a amostra seja pequena, ela nos pareceu suficientemente significativa tanto pelas características da região, localizada entre os dois maiores centros urbanos do país, Rio de Janeiro e São Paulo, como pela diversidade da origem m de formação desses professores. A uniformidade e quase unanimidade das respostas, como mostram m os dados obtidos e comentados a seguir, mostram m o acerto desses pressupostos.

A primeira questão apresentada, relacionada ao tema da pesquisa, procurou saber se o professor ou a professora ensinava ou já havia ensinado as propriedades gerais da matéria, citando inércia, extensão, impmpenetrabilidade, porosidade, indestrutibilidade, compmpressibilidade, divisibilidade e elasticidade. Do total, 94% responderam que sim , referindo-se a todas as propriedades citadas. Apenas 6% da amostra declararam m ensinar só algumas dessas propriedades mas, de todas, só excluíram m a indestrutibilidade.

Quanto a impmportância do conteúdo, 100% o consideram m essencial para a compmpreensão de mumuitos fenômenos . Quanto ao empmprego da impmpenetrabilidade, explicitada como a propriedade que garante que dois corpos não podem m ocupar o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempmpo, 88% afirmaram m fazê-lo e 12% disseram que não o faziam. Entre os exempmplos de fenômenos que esses professores e professoras afirmaram m usar, para os quais se usa como explicação a impmpenetrabilidade, aparece freqüentemente o espaço ocupado pelo ar em m alguns experimentos. O exempmplo clássico dessa explicação é a experiência do copo embmborcado na água com m papel amassado dentro: o papel não molha porque o espaço ocupado pelo ar, impmpenetrável, não permite que o papel seja atingido pela água. Outras explicações destacadas são o porquê de uma borracha colocada sobre outra borracha não a atravessar, o efeito da penetração de um m prego na parede e o funcionamento de uma bombmba de vácuo.

Finalmente, os professores consultados não têm dúvida quanto à validade e atutualidade do conteúdo. Todos, 100%, consideram m essas propriedades ainda válidas e atutuais .

## Professores de Física do ensino médio

Os questionários foram m respondidos por 51 professores e professoras de Física do ensino médio da região da Grande São Paulo. Nesse caso, como os dados obtidos mostram m (anexo 1), houve uma ligeira variedade nas respostas, mas as diferenças em m relação aos professores do ensino fundamental não foram relevantes.

Na primeira questão relacionada ao tema da pesquisa, 20% declararam m ensinar todas as propriedades citadas, enquanto 67% ensinavam algumas delas destacando a inércia e a divisibilidade (63%), a compmpressibilidade e a elasticidade (47%), a indestrutibilidade (29%), a extensão (25%), a impmpenetrabilidade (20%) e a porosidade (0,8%). Apenas 13% afirmaram m não ensinar nenhuma dessas propriedades.

Em relação à impmportância do conteúdo, 69% acreditam m que essas propriedades são essenciais para a compmpreensão de mumuitos fenômenos, 2% acham m que essa impmportância se restringe ao ensino fundamental e 2% afirmam m que esse conteúdo é impmportante porque é parte do programa. Para 8% dos pesquisados, só algumas dessas propriedades têm m impmportância; destacam m a inércia (8%), a extensão e a impmpenetrabilidade (4%) e a divisibilidade e elasticidade (2%). Outros (2%) afirmam m não ensinar esse conteúdo por não fazer parte do programa, enquanto 17% não dão qualquer justifificativa.

Quanto à impmpenetrabilidade, 55% afifirmam m utilizá-la em m explicações na sala de aula enquanto 45% não o fazem. Os exempmplos do uso da impmpenetrabilidade citados são menos numerosos e diferem m significativamente dos exempmplos apresentados pelos professores do ensino fundamental. Referem-se à origem m do empmpuxo, à causa dos choques entre corpos e à interação de blocos sobre mesas. Alguns professores destacam m a necessidade desse conceito para a explicação desses fenômenos.

Finalmente, quanto à validade e atutualidade do conteúdo, 63% afirmam m que essas propriedades ainda são todas válidas e atutuais. Nenhum m dos pesquisados afirma que elas possam estar, todas, ultrapassadas. Parte deles (13%), no entanto, acredita que algumas dessas propriedades estão ultrapassadas. Entre essas, são destacadas a inércia e a divisibilidade (6%), a impmpenetrabilidade (4%), a extensão e a compmpressibilidade (2%), e a elasticidade (1%). Não souberam m responder a essa questão 24% dos professores pesquisados.

A rigor, pode-se afirmar que a única diferença significativa encontrada entre os professores do ensino médio e os professores do ensino fundamental é o nível de credibilidade em relação às propriedades gerais da matéria. Enquanto os professores do ensino fundamental demonstraram m ter uma confiança absoluta quanto a validade desse conteúdo, os professores do ensino médio, provavelmente em decorrência de uma formação mais

aprofundada em m física, manifestam alguma desconfiança em m relação à essa validade, em m geral sem m mumuita coerência.

Essa conduta mostra a forte influência do livro didático nas concepções dos professores, pois as propriedades gerais da matéria como conteúdo do estutudo das ciências só existe, no Brasil , em m livros didáticos de Ciências do ensino fundamental. Esse conteúdo não aparece nem m nos livros didáticos de Física do ensino médio, nem m nos livros didáticos dos cursos de formação dos professores de ciências do ensino fundamental - Física, Química, Biologia e Matemática. No entanto, ele permanece vivo no repertório de todos os professores de Ciências do ensino fundamental e no da maioria dos professores de Física do ensino médio. É bem provável ainda que a insegurança que mumuitos professores do ensino médio demonstraram m em m relação à validade desse conteúdo está mais ligada ao fato de não o encontrararem m nos livros didáticos do ensino médio com os quais trabalham m do que na sua formação presumivelmente mais aprofundada.

## CONCLUSÃO

No final da década de 1970, pesquisadores em m ensino de Física começaram m a empmpreender uma série de trabalhos visando detectar concepções espontâneas, intuitivas ou alternativas que os estudantes apresentavam m em relação a diversos conceitos científicos. A origem dessas concepções, ao longo dos anos, pôde ser atribuída, numa perspectiva piagetiana, a estrurututuras mentais pré-existentes nos indivíduos ou, numa perspectiva vigotskiana, ao ambmbiente cultural em m que esses alunos ou alunas foram m criados. Daí a denominação de concepções espontâneas ou alternativas, pois sob quaisquer dessas perspectivas teórico-pedagógicas, são concepções não aprendidas formalmente.

Desses trabalhos sempmpre ficou impmplícita a existência a de uma alternância exclusiva, uma espécie de ma niqueísmo em m relação à aquisição de concepções científicas: ou teriam m uma origem m formal, escolar, que se pressupõe contextutualmente correta, ou seriam m informais, extra-escolares, inatas ou cultuturais, e freqüentemente equivocadas.

Este trabalho mostra que essa dicotomia é falsa e limitada. É essencial a inclusão de um terceiro fator como origem m das supostas concepções alternativas de alunos e professores, "ciência do livro didático". Ignorá-la é desconhecer o papel da fonte de informação científica de presença mais constante na formação das crianças, adolescentes e professores. É comumum , ainda hoje, o desencanto de estudantes de pós-graduação e professores, com m pesquisas que tinham , ou ainda têm , o objetivo de promover, nos indivíduos, a mumudança ou evolução de suas concepções científicas, frente a resistência por r eles apresentada à qualquer reformumulação. Estamos convencidos de que uma das causas do fracasso dessas pesquisas reside na incapacidade de mumuitos pesquisadores em m perceber que o que consideravam m espontâneo ou alternativo era, na verdade, aprendido formalmente, em m sala de aula. Foram m decoradas, recitadas, pedidas em m provas e, principalmente, estavam - mumuitas ainda estão... - no livro didático .

Como lembmbra Freitag, para o professor o livro didático "não é visto como um instrumento auxiliar na sala de aula, mas sim como a autoridade, a última instancia, o critério absoluto to de verdade, o modelo da excelência a ser adotado em classe" " (Freitag 1993, pp 124). Não nos parece razoável que continuemos a tratá-lo como um m com m tão pouca atenção, como um m objeto de pesquisa quase marginal, como tem m sido feito até hoje.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ASTOLFI, J. P., DAROT, E., GINSBURGER-VOGEL, Y.& TOUSSAINT, J. Mots-clés de la didatique des sciences. Bruruxelles: De Boeck, 1997.

BARROS, C & PAULINO, W . P. Física e Química. São Paulo: Editora Ática, 2001.

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GANOT, A. & MANEUVRIER, G. Cours de Physique. Paris: Librairie Hachette et t Cia., 1887.

GANOT, A. & MANEUVRIER, G. Traité Élémentaire de Physique. Paris: Librairie Hachette et t Cia., 1918.

GASPAR, A. & MATTOS, C. A evolução do livro didático de ciência no Brasil, em m preparação, 2001.

GASPAR A. & PRADO, F. O vestibular, o livro didático e a prática do professor em m sala de aula, em preparação, 2001.

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POYNTING, J. H. & THOMSON, J. J. Properties of matter. London: Charles Griffin & Compmpany , Limited, 1905.

PRETTO, N. L. A ciência nos livros didáticos. Campmpinas: Editora Unicampmp, 1995.

NEWTON, I. The Mathematical Principles of Natutural Philosophy Book III vol. 2. London: H. D. Symonds, 1803, 160-162, 1673.

SOARES, M . B. Livros didáticos - uma história mal contada , <httptp://www . m oderna.com . br>. Acesso 22 abril , 1997.

TAIT, P. G. Properties of matter. Edimbmburgh: Adam m and Charles Black, 1885.

## ANEXO 1

## Questionário e resultados

1. Qual(is) disciplina(s) você leciona ou já lecionou?

Ensino fundamental (EF)

ciências

100 %

física e química (8ª série)

100 %

Ensino médio (EM)

física

100 %

química

0 %

matemática

0 %

- 2. Você ensina ou já ensinou as "propriedades gerais da matéria": inércia (a); extensão (b); impmpenetrabilidade (c); porosidade (d); indestrutibilidade (e); compmpressibilidade (f); divisibilidade (g) e elasticidade (h)?

## 3. Você acha esse conteúdo impmportante?

→

- 4. Você usa a propriedade da impmpenetrabilidade ("dois corpos não podem m ocupar o mesmo lugar no espaço") nas suas explicações?

- 5. Em m caso afirmativo, cite uma dessas explicações?
- 6. Em m relação à física atual,

→

→

indestrutibilidade

0 %

compmpressibilidade

2 %

divisibilidade

0 %

elasticidade

1 %