Pensamento Epistemológico no Ensino de Física: Uma Investigação Preliminar no Ensino Médio

## Pensamento Epistemológico no Ensino de Física: Uma Investigação Preliminar no E Ensino Médio

Milton T. Schivani Alvesa sa [schivani@if.usp.br] Alexandre Bagdonas Henrique b [alebagdonas@gmail.com]

a Pós -graduação em Ensino de Ciências Interunidades / Universidade de São Paulo (USP) b Instituto de Física / USP

## RESUMO

Inicialmente discutimos no presente trabalho questões sobre o ato de educar tomando como base a perspectiva educacional de Paulo Freire, em especial, quanto à postura antidialógica e a natureza política desse ato. Essa postura antidialógica faz com que o professor se torne o que chamamos de "um garoto de recados", e dificulta seriamente o desenvolvimento de um professor crítico, um professor desafiador, o qual convida os estudantes a refletirem sobre o conteúdo, principalmente uma reflexão no sentido epistemológico. Apresentamos alguns aspectos sobre a Natureza da Ciência (NdC) e discutimos sua inserção nos currículos escolares. Entretanto, em tal inserção, mesmo que os professores tenham uma visão adequada da NdC, isso não é garantia de que ela esteja sendo transmitida aos seus estudantes. Ou seja, a visão adequada dos professores é necessária, mas não suficiente para que os estudantes também tenham uma concepção adequada. Analisamos intervenções que ue utilizem questões e debates presentes na astronomia em geral, e principalmente na cosmologia, para enfrentar os problemas identificados. Por se tratar de uma das mais antigas ciências, ela passou por vários desenvolvimentos e reformulações, bem como sofr eu influências e perseguições políticas e religiosas de diferentes épocas. Deste modo, suas componentes de caráter histórico e filosófico propiciam exemplificar e debater praticamente todas as características da natureza da ciência, servindo como mote principal na busca de uma inserção clara e explícita do pensamento epistemológico no ensino de física. Objetivamos também, seguir as recomendações dos Parâmetros Curriculares Nacionais no que tange as orientações em "r"reconhecer a Física enquanto construção humana, aspectos de sua história e relações com o contexto cultural, social, político e econômico". Os resultados e discussões apresentados até aqui dão bons indícios para nortear os próximos passos.

## INTRODUÇÃO

Antes de iniciarmos a discussão sobre o ensino da física, em especial, sobre a inserção da epistemologia no seu contexto educativo, pretendemos desenvolver uma reflexão sobre o próprio ato de educar adotando como perspectiva o referencial educacional de Paulo Freire.

Independente da matéria que o professor esteja lecionando, ele carrega consigo valores, crenças, visões de mundo que direta ou indiretamente, explicita ou implicitamente, invalidarão uma ingênua postura de neutralidade perante sua ação didático-pedagógica.

- [...] "não me parece possível nem aceitável a posição ingênua ou, pior, astutamente neutra de quem estuda, seja o físico, o biólogo, o sociólogo, o matemático, ou o pensador da educação. Ninguém pode estar no mundo, com o mundo e com os outros de forma neutra. Não posso estar no mundo de luvas nas mãos constatando apenas. A acomodação em mim é apenas caminho para a inserção, que implica decisão, escolha, intervenção na realidade. Há perguntas a serem feitas insistentemente por todos nós e que nos fazem ver a impossibilidade de estudar por e studar. De estudar descomprometidamente como se misteriosamente de repente

nada tivéssemos que ver com o mundo, um lá fora e distante mundo, alheado de nós e nós dele." (FREIRE, 1996, pp. 30-31).

Além da inviabilidade de uma neutralidade na ação educativa, , o ato de educar traz consigo uma politicidade. Levando em consideração essa natureza política, "não há um aspecto político; a educação é política. Ela tem uma politicidade, a política tem uma educabilidade, quer dizer: há uma natureza política do ato educacativo, indiscutível" (FREIRE, 2004, , p.18), o desenvolvimento de uma postura crítica se faz necessário, tanto por parte do educando, quanto, principalmente, por parte do educador perante o processo de ensino-aprendizagem.

- É de consenso geral a maioria das crcríticas que o ensino de de física tem recebido pelo modo tradicional com que é ministrada, principalmente a nível médio, restringindo-se abusivamente ao formalismo matemático e a memorização de fórmulas, tornando o processo de ensino-aprendizagem puramente mececânico e dogmático. Concordamos com Freire quando diz que:
- [...] "a memorização mecânica do perfil do objeto não é aprendizado verdadeiro do objeto ou do conteúdo. Neste caso, o aprendiz funciona muito mais como paciente da transferência do objeto ou do co nteúdo do que como sujeito crítico, epistemologicamente curioso, que constrói o conhecimento do objeto ou participa de sua construção." (FREIRE, 1996, p77).

Participar de tal construção implica em problematizar ao educando o conteúdo que o intermedeia e nãnão o de entregar tudo pronto e acabado, como se tratasse de um algo estático e terminado (FREIRE, 1977). Claro que nem sempre é possível tal problematização tendo em vista as condições de sala de aula que os professores enfrentam e o tempo disponível para tal, em especial no setor público. Entretanto, prioridades devem ser tomadas por parte da equipe pedagógica e colocamos em xeque o modo com que estão sendo trabalhados tais conteúdos. Será mesmo que decorar uma fórmula e reproduzir na prova a solução é o únúnico caminho possível?

- [...] "o fato de estender aos alunos as teorias ou fórmulas da Física implica numa situação antidialógica, unidirecional, sentido professor-r-a-aluno. O professor-r-invasor dita as regras, os alunos-s-máquinas obedecem sem questionar, sem refletir, mecanicamente repetem n vezes o mesmo exercício, treinam da mesma forma que numa academia de ginástica, engolem sem mastigar. A presença do aluno na sala de aula é uma não presença. Nesse caso quem aprende? Cremos que nem o professor é capaz de ad-mirar o conhecimento que ministra, que por sua vez se torna fim e não meio de compreender o mundo." (C(CARVALHO, 2006, p23).

Essa postura antidialógica faz com que o professor se torne o que chamamos de "um garoto de recados", e dificulta seriamente o des envolvimento de um professor crítico, um professor desafiador, o qual convida os estudantes a refletirem sobre o conteúdo, principalmente uma reflexão no sentido epistemológico. Nesse ponto, através de uma postura antidialógica e de uma educação bancária (F(FREIRE, 1974), questões sobre a natureza da ciência e a construção do saber cientítífífico possivelmente serão deixados de lado.

## JUSTIFICATIVA

Ensinar somente ciências ou mais sobre a ciência?

Um ensino tradicional, focado em resolução de problemas e exercícioios, bem como, uma falta de postura crítica por parte da equipe pedagógica, podem contribuir fortemente para a formação de pessoas que se tornarão vítimas fáceis de um mercado que tenta vender seus produtos e transmitir informações apoderando-se, principalmemente, de argumentos de autoridade. A ciência é muito valorizada e exerce grande influência sobre a vida cotidiana nos tempos modernos. Nas propagandas é mostrado como uma excelente qualidade o fato de os produtos serem "cientificamente testados", onde o produto é recomendado por "especialistas" (cientistas). Mesmo alguns religiosos têm buscado embasar suas crenças cientificamente, como os adeptos do Intelligent Design e do Espiritismo. Para fazer escolhas sensatas, em uma época na qual tudo o que é merecedor de crédito tem de levar o adjetivo "científico", o cidadão precisa tomar cuidado ao lidar com essas afirmações e posturas (COLLINS, 2003).

Este tipo de valorização da ciência muitas vezes se baseia em uma visão equivocada sobre a sua natureza. Segundo essa visão bastante comum, existe um "método científico" bem preciso. Em tal método, a a pesquisa científica deve partir de experimentos, a partir dos quais, por indução, as "leis" científicas são obtidas. Então, usando a lógica, seria possível deduzir previsõeões dessas teorias, que seriam então testadas por novos experimentos. Assim, o papel da ciência seria a busca pela verdade, e o conhecimento científico seria conhecimento provado, derivado rigorosamente a partir de observações e experiências. Além disso, seriam m também objetivo e independente das características pessoais dos cientistas, e por isso, confiáveis (CHALMERS, 1995, cap.1).

## PESQUISAS E INVESTIGAÇÕES PRELIMINARES

## A natureza da ciência

Nos últimos anos houve muitas pesquisas sobre a natureza da ciência ia (NdC) e sua importância no ensino. Propõe -se que a aprendizagem da ciência deva ser acompanhada por uma aprendizagem sobre e a ciência, ou melhor, sobre a "natureza da ciência" (MATTHEWS, 1988 Normalmente o termo "natureza da ciência" refere -se à epistemologia ou aos valores e crenças inerentes ao conhecimento científico, bem como ao seu desenvolvimento (ABD-EL-K-KHALICK et. al, 1998).

A definição de natureza da ciência não é muito precisa, nem consensual (ALTERS, 1997). Na verdade, trata -se de um conceito babastante complexo e dinâmico, uma vez que envolve os resultados de pesquisas de diversas áreas, como a história, filosofia e sociologia das ciências, além de ciências cognitivas, como a psicologia (McCOMAS, 2008). Contudo, isso não impede que certos aspectos consensuais sobre a NdC sejam incorporados nos currículos escolares. Mesmo quando não há consenso, pode-se apresentar uma pluralidade de visões (McCOMAS, 1998). Lembrando do ser um dos obobjetivos s do ensino a não doutrinaçação, mas desenvolver senso crítico que facilite julgar e fazer escolhas .

## Alguns tópicos sobre a NdC

De um modo geral e resumido, podemos nos ater a sete características sobre a natureza da ciência. São elas:

- 1 - A ciência não responde a todas as perguntas, pois há limites para o que se pode pesquisar cientificamente. Uma linha muito tênue e sutil se mostra entre explicação e descrição. Dennis Sciama, importante cosmólogo do século XX, disse numa entrevista que " nenhum de nós pode entender por que o Universo existe, ou mesmo por que qualquer

coisisa deve existir; essa é a última pergunta. Porém, ainda que não possamos responder a essa pergunta, podemos progredir com outra mais simples, que é 'Como o Universo é como um todo?'" (KRAGH, 1996).

- 2 - O conhecimento científico, enquanto uma construção humana , é dinâmico e tem um caráter provis ório. Não podemos afirmar que tal conhecimento vá atingir ou até mesmo se aproximar de uma verdade ontológica, uma verdade absoluta.
- 3 - Tal construção é acima de tudo coletiva. Geralmente se tem uma visão individualista e elitista da ciência, de que os grandes avanços no conhecimento científico foram frutos do trabalho de gênios isolados. Sendo tais trabalhos perfeitos, inquestionáveis e solitários. No entanto, na verdade, sabe -se que mumuitas pessoas contribuem para o desenvolvimento das teorias científicas, e que mesmo estes grandes cientistas cometeram alguns enganos (MARTINS, 2006).
- 4 - As relações entre fatores humanos e o conhecimento científico podem influenciar a forma como a ciência é feita. A ciência é uma atividade humana, sendo assim, as características dos cientistas, tais como o sexo, idade, ideais políticos, etnia, etc., podem influenciar como estes enfatizam certas evidências ou interpretam os dados experimentais. Também podem sofrer influência político-o-econômica através das agências de fomento, e dos valores públicos e privados determinando o que deve ser pesquisado.
- 5 - Os experimentos não são a única rota possível para o conhecimento. A ciência pode até tomar como base a observação e a experimentação, mas não exclusivamente, a interpretação dos resultados experimentais são influenciados pelas teorias. Os cientistas também não têm acesso direto aos fenômenos, já que sua observação e interpretação envolvem o uso de aparatos experimentais. Em vários casos, em em especial na física moderna, as s evidências empíricas são complexas, não permitindo interpretações únicas, acarretando em mais de uma interpretação para explicar o mesmo fenômeno observado.
- 6 - A ciência não é completamente objetiva e racional. Acredita-se que todos os argumentos científicos devam se adequar aos princípios da razão lógica, sendo testados em experimentos cuidadosos. Entretanto, a a ciência não é uma atividade apenas racional, ela envolve a criatividade e imaginação, tanto no contexto da construrução dadas teorias, quanto na interpretação dos resultados.
- 7 - Não existe um método único de se fazer ciência, não existe uma "receita de bolo" que conduz com segurança a construção de um conhecimento verdadeiro e bem fundamentado . O "método científico" não o é rígido e imutável. Existe, na verdade, uma grande quantidade de métodos diferentes, com particularidades de cada área e impregnados com várias, se não de todas, das características anteriormente mencionadas.

## Concepções sobre a natureza da ciência

Houve muitas pesquisas sobre as concepções dos estudantes e professores sobre a natureza da ciência nos últimos anos. Em geral, chegou-u-se a resultados bastante semelhantes (H(HODSON, 1985; ZIMMERMAN, 1998; LEDERMAN, 1992; ABD-E-EL-KHALICK, 2000; DAWKINS & DICKERSON, , 2003; LIU & LEDERMAN, 2003). Neste trabalho vamos considerar " adequadas " as concepções sobre a NdC que estão de acordo com estes aspectos consensuais os quais já explicitamos aqui.

Tais pesquisas apontam que as concepções dos professores sobre NdC influe nciam as de seus alunos, e que estas concepções geralmente de senso comum . Muitos professores tentam mostrar como se obtém uma teoria a partir de observação e experimentos ou como se pode " provar " uma teoria - apesar da impossibilidade filosófica de ambas as tentativas (M(MARTINS & SILVA, 2001).

Mesmo que os professores tenham uma visão adequada da NdC, isso não é garantia de que ela esteja sendo transmitida aos seus estudantes, ou seja, a visão adequada dos professores é necessária, mas não suficiente para quque os estudantes também tenham uma concepção adequada.

A transmissão de questões sobre a construção do conhecimento científico, envolvendo suas falhas e conquistas, os fatores culturais e sociais, deve ser feita tanto implícita quanto explicitamente, sendo isto considerado por alguns autores como tão importante quanto os próprios conteúdos de ciências (MATTHEWS, 1994; EL HANI, 2006; MCCOMAS, 1998).

Questionamentos sobre a natureza da ciência inseridos de forma clara e explícita no ensino de ciências, em especial da física, contribuem fortemente para o desenvolvimento dessa formação crítica e epistemológica mencionada no inicio deste trabalho. Tanto por parte do educando quando do educador. Então, como atender a um ensino que considere tais fatores? Quais estrtratégias o educador pode usar para sanar, ao menos em parte, essas deficiências? Temos claro que não encontraremos uma fórmula única para curar todos os males, um elixir didático-o-pedagógico, "n"não há soluções que sejam panacéias para o Ensino de Física e isso vale para quaisquer outros campos cognitivos" (BASTOS FILHO, 2006). Entretanto, no que tange ao ao pensamento epistemológico inserido no contexto do do ensino de ciências, algumas atitudes e atividades podem ser tomadas sem muitas dificuldades nessa busca.

## POSSÍVEIS ESTRATÉGIAS

Acreditamos que a astronomia e a cosmologia possua m um rico potencial didáticopedagógico para propiciar ao aluno e toda equipe pedagógica a a formação de uma visão de mundo , que compreende conhecer um conjunto de descrições e explicaçõe s a respeito do universo e da posição do homem no mesmo (PESSOA, 2006). Por se tratar de uma das mais antigas ciências, ela passou por vários desenvolvimentos e reformulações, bem como sofreu influências e perseguições políticas e religiosas de diferentes épocas. Deste modo, trata-se de um conteúdo muito rico para exemplificar e debater praticamente todas as características da natureza da ciência, servindo como mote principal na busca de uma inserção clara e explícita da epistemologia do pensamento epistemolológico no ensino de física.

O uso de textos de divulgação científica também pode ser explorado no ensino de ciências como indicam alguns autores (R(RIBEIRO & KAWAMURA, 2006; SILVA & KAWAMURA, 2001; CHAVES, 2002). Desde que essas notícias sejam discutidas no o intuito de verificar sua veracidade e possíveis influências, tais publicações estimulam a formação de autonomia intelectual e pensamento crítico nos alunos. Entre outras vantagens em se utilizar artigos de divulgação científica, estão o maior interesse dos os alunos por esse tipo de material, em comparação com os livros didáticos, e a possibilidade de atualização do conteúdo escolar, já que grande parte dos artigos de divulgação científica trata de descobertas recentes, ausentes nos livros didáticos. Recomendamos que um dos objetivos principais do uso deste recurso seja para alertar os estudantes para que, "na tentativa de chamar a atenção, os jornalistas às vezes exageram a importância de uma nova descoberta e publicam manchetes do tipo: 'Acaba de ser provado que o universo começou de uma explosão'. Mas foi p provado o mesmo?" " (MARTINS, 1994, p.5, grifo do autor).

A cosmologia tem sido uma das áreas preferidas s para os divulgadores de ciência nas últimas décadas. A maior parte desta literatura, escrita por astrônomos, , físicos e jornalista s científicos, se concentra nas descobertas mais recentes, apresentando o pouca perspectiva histórica, e quando apresenta, esta é muitas vezes distorcida e, portanto, não confiável (KRAGH, 1996, p. IX).

Há algumas notáveis exceções (COPÉRNICO 1990, KRAGH 1996) . Em A Terra e sua Posição no Universo: Formas, Dimensões e Modelos Orbitais (NEVES, 2000), o autor faz um histórico da astronomia, da antiguidade até a Revolução Copernicana e discute com isso temas epistemológicos, combatendo a idéia de que o sistema Heliocêntrico seria mais simples. Já em Do mundo fechado da Astronomia à Cosmologia do Universo fechado do Big Bang: revisitando novos dogmas da ciência astronômica, o autor discute a história da Astronomia após a Revolução Copernicana, chegando até as teorias alternativas ao Big Bang. Faz inclusive discussões explícitas sobre a NdC, mostrando como o Big Bang se firmou na condição de paradigma dominante, e que com isso outras teorias acabam sendo esquecidas. A maior parte das pessoas aceita passivamente a teoria do do Big Bang como verdade, sem conhecer as limitações desta teoria e a existência de teorias rivais ( (NEVES 2006).

Atividades que visam discutir em sala de aula de maneira prática e dinâmica questões sobre epistemologia são encontradas também nos trabalhos e pesquisas desenvolvidas pelo Núcleo de Pesquisas em Inovação Curricular (N(NUPIC) da USP. Praticamente todo o material desenvolvido e publicado pelo grupo pode ser consultado através do site www.nupic.incubadora.fapesp.br. r.

## PERSPECTIVAS E CONSIDERAÇÕES FINAIS

A partir desse trabalho , n ossa próxima meta será desenvolver estratégias e material didático que visam subsidiar o trabalho de professores de ciências, em especial de física do ensino médio, na inserção do pensamento epistemológico em seu contexto educacional. Nossos objetivos corroboram com as recomendações dos Parâmetros Curriculares Nacionais (P(PCN) .

Em 2002, foram publicados os PCN+, contendo orientações mais objetivivas sobre como usar temas estruturadores de ação pedagógica para a organização do trabalho escolar, no qual, dentre outras coisas, recomenda -se:

- [...] " reconhecer a Física enquanto construção humana, aspectos de sua história e relações com o contexto cultu ral, social, político e econômico" " [...] "Reconhecer o papel da Física no sistema produtivo, compreendendo a evolução dos meios tecnológicos e sua relação dinâmica com a evolução do conhecimento científico". [...] "Conhecer fontes de informações e formas de de obter informações relevantes, sabendo interpretar notícias científicas". [...] "S "Ser capaz de emitir juízos de valor em relação a situações sociais que envolvam aspectos físicos e/ou tecnológicos relevantes" ( (BRASIL, 2002).
- O sexto tema estruturador sugerirido pelos PCN+ refere-se principalmente à cosmologia . Trata -se do tema seis - Universo, Terra e Vida, ao longo do qual a construção de sínteses dos diferentes modelos de interação física é incentivada, além da análise crítica dos instrumentos e técnicas utitilizadas e dos caminhos traçados na construção do conhecimento cosmológico aceito atualmente. Este tema, como bem reconhece os referidos parâmetros curriculares, permite que sejam feitas indagações filosóficas acerca da origem do universo, das influências dos modelos cosmológicos adotados sobre a sociedade da época e vice-versa, da temporalidade e mutabilidade do conhecimento científico, entre outras questões. Em trabalhos futuros pretendemos subsidiar

propostas de inserção da epistemologia no ensino da física tomando como mote principal esse campo do conhecimento humano.

- O ensino de cosmologia não pode ser justificado com argumentos utilitaristas, como a utilização prática no dia a dia, ou como forma de preparar o indivíduo para o mercado de trabalho. Mas é é defendido nos PCN+ se tratar de um tema adequado para desenvolver certas competências e habilidades, tais como compreender as notícias da mídia sobre ciência contemporânea, discutir temas polêmicos, como por exemplo, a possibilidade de vida extraterrestre , e reconhecer o desenvolvimento do do conhecimento humano ao longo da história , bem como suas limitações (o que tem como pré-é-requisito uma visão adedequada da natureza da ciência).

Um primeiro passo foi dado, muito ainda deve ser pesquisado nesta vertente, ou seja, na busca por um ensino de ciências que leve em consideração a epistemologia deste saber. Entretanto, os resultados e discussões apresentados até aqui dão bons indícios para nortear os próximos passos. Acreditamos que a problematização é condição fundadamental no processo de ensino-aprendizagem, "n "na verdade, nenhum pensador, como nenhum cientista, elaborou seu pensamento ou sistematizou seu saber científico sem ter sido problematizado, desafiado. Embora isso não signifique que todo homem desafiado se tornrne filósofo ou cientista, significa, sim, que o desafio é fundamental à constituição do saber" (FREIRE, 1977, p54). As perspectivas aqui mencionadas nessa busca podem contribuir fortemente para tal problematização.

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