HISTÓRIA E FILOSOFIA DA CIÊNCIA NO ENSINO DE FÍSICA: UMA PROPOSTA DE ROTEIRO PARA ANÁLISE DE LIVROS DIDÁTICOS DO ENSINO MÉDIO

## HISTÓRIA E FILOSOFIA DA CIÊNCIA NO ENSINO DE FÍSICA: UMA PROPOSTA DE ROTEIRO PARA ANÁLISE DE LIVROS DIDÁTICOS DO ENSINO MÉDIO

Luciano Feitosa do Nascimento 1 , Ana Paula Bispo da Silva 2

1 Mestrando em Ensino de Ciências e Matemática/ Universidade Estadual da Paraíba(UEPB)/ lucianofisica@oi.com.br

2 Docente do Departamento de Física / Universidade Estadual da Paraíba(UEPB)/ Grupo de História da Ciência e Ensino (GHCEN) / anabispouepb@gmail.com

A utilização da história e filosofia da ciência no Ensino de Ciências se encontra na pauta das pesquisas em Ensino há um bom tempo (MATTHEWS, 1995; MARTINS, 1990; FORATO, 2009). Atentando-se para o fato de que a presença da história e filosofia nos livros didáticos pode contribuir para a aprendizagem de conceitos e sua contextualização, os órgãos governamentais incluíram critérios em suas avaliações que abrangem esta inserção. Tais critérios estão de forma implícita nos Programas Nacionais de Livro Didático (PNLD e PNLEM), uma vez que entre os critérios de classificação está incluída a natureza do conhecimento científico. Uma das formas de se compreender a natureza do conhecimento científico é através de episódios históricos. Neste sentido, podem ser encontrados critérios eliminatórios ou classificatórios que incluem a contextualização do conteúdo, a ciência como complexa e não linear, etc.; que poderiam ser incluídos dentro de conteúdos históricos e filosóficos. No entanto, mesmo aqueles livros classificados pelos instrumentos governamentais e utilizados nas instituições públicas ainda apresentam carências quanto aos aspectos históricos e filosóficos sob a perspectiva de natureza do conhecimento científico e sua contextualização. Para tentar avaliar de maneira mais explícita a abordagem histórica e filosófica utilizada no livro, considerando os critérios de classificação dos instrumentos governamentais, este trabalho apresenta uma proposta inicial de roteiro de análise, que permite ao professor fazer sua própria avaliação do livro em termos de história e filosofia da ciência. Na elaboração de tal roteiro, tivemos como ponto de partida o atual panorama do ensino de física e as pesquisas nacionais e internacionais quanto à história e filosofia da ciência e sua relação com o ensino. Para exemplificar a utilização do roteiro, analisamos um livro didático do Ensino Médio, pontuando como as regras e itens podem ser interpretadas.

## Introdução

Segundo Gebara (2001), a física é uma disciplina bastante complexa, pois exige dos alunos abstração, um alto grau de lógica na resolução de problemas e um conhecimento matemático. Tais dificuldades acabam influenciando diretamente no baixo rendimento do alunado e certo desinteresse pelas aulas de física, como se não houvesse necessidade de aprender estes conteúdos. Não é de hoje que existe esta situação. Em 1999, Curado já constatava o desinteresse dos alunos a nível nacional, e justificava o fato do Ensino de Física atualmente ter tomado uma direção 'de ciência como entidade descontextualizada' (CURADO, 1999).

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Essa situação do Ensino de Física difere, e muito, do que está previsto nos Parâmetros Curriculares Nacionais - Ensino Médio (PCNEM), onde argumenta-se que o ensino de física deveria ser contextualizado sócio e historicamente.

A Física deve vir a ser reconhecida como um processo cuja construção ocorreu ao longo da história da humanidade, impregnado de contribuições culturais, econômicas e sociais, que vêm resultando no desenvolvimento de diferentes tecnologias e, por sua vez, por elas sendo impulsionado (BRASIL, 2000, p.59).

Defende-se, a princípio, que o previsto pelos PCNEM pode ser alcançado se for utilizada uma abordagem histórica e epistemológica da Física. Tal afirmação justifica-se porque conhecimento de alguns episódios históricos nos permite conhecer o processo social que levou a certo desenvolvimento conceitual, ou as mudanças sociais que resultaram após tais 'descobertas', permitindo assim a formação de uma visão mais realista da natureza da ciência e do meio social que a cerca.

A contextualização defendida pelos PCNEM deveria vir explicitada no principal recurso utilizado pelo professor em sala de aula: o livro didático. A utilização de episódios históricos nos livros didáticos deveria explorar a imagem da física como ciência complexa, construída por rupturas e paradigmas. No entanto, a história que aparece nos livros didáticos muitas vezes não auxilia, e muitas vezes ainda prejudica, esta imagem da física, bem como de outras ciências.

Mesmo aqueles livros que passam pelos instrumentos de avaliação do Governo, ainda apresentam problemas quanto à natureza das ciências exatas transmitida pelo conteúdo histórico contido em capítulos e outras partes do livro. Com o objetivo de apresentar um material que possa servir para o próprio professor avaliar se o conteúdo histórico do livro didático é coerente com alguns aspectos de natureza da ciência defendidos atualmente, propomos um roteiro de análise e classificação.

Assim, este trabalho apresenta inicialmente a revisão bibliográfica que nos permitiu escolher quais parâmetros adotaríamos para considerar o conteúdo de história e filosofia como pertinente. Também mostramos alguns critérios utilizados nos programas de avaliação de livros didáticos do Governo e que serviram como referência para a elaboração do nosso roteiro. Na sequência mostramos alguns itens da proposta de roteiro de análise elaborada.

## A história, a natureza da ciência e o ensino atualmente

Entre as discussões que visam melhorar a qualidade do ensino de Física, a introdução de elementos de História e Filosofia da Ciência (HFC) tem sido abordada sob diferentes perspectivas por vários autores (MATTHEWS, 1995; MARTINS, 1990; FORATO 2009). Alguns argumentos favoráveis à inserção são de que a HFC permite desmitificar a ideia de que os conceitos e teorias são criações de 'gênios', tornando a ciência mais humanizada; permite a contextualização do conhecimento, mostrando as relações existentes entre o desenvolvimento do pensamento individual e o desenvolvimento das ideias científicas. De acordo com Martins (MARTINS, A. 2007), o estudo adequado de alguns episódios históricos também permite perceber o processo social e gradativo de construção do conhecimento, permitindo formar

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uma visão mais crítica da natureza da ciência, seus procedimentos e suas limitações.

A abordagem de elementos de HFC no Ensino de Física, consta nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN's) desde sua primeira edição (BRASIL, 1998) visando essa contextualização. Porém dificilmente os professores do nível de Ensino Médio incorporam este tipo de conhecimento em suas práticas. Muitas vezes isso ocorre devido à falta de material ou preparo dos professores, problema este oriundo da pequena abordagem destes tópicos na formação dos professores (MARTINS, A. 2007).

Geralmente, a HFC acabam ficando restritas a uma cronologia, com enumeração de datas, nomes de pessoas e suas descobertas; ou a descrições extremamente vagas e superficiais (MARTINS, 1990) deixando assim os professores, e consequentemente os seus alunos, ignorantes da compreensão dos processos científicos e das construções inerentes a este processo.

Um dos pontos de vista que defendemos neste trabalho é que uma abordagem histórica e filosófica permite ao aluno um melhor entendimento dos conteúdos específicos, além de introduzi-lo aos métodos de investigação científica.

No entanto, a HFC não deve ficar restrita apenas à sala de aula, mas deve também acompanhar o material que é utilizado na aula, ou seja, o livro didático (LD). Essenciais ao professor, os livros didáticos acabam servindo como base para o aluno em termos de HFC.

## Livro didático e história e filosofia da ciência

Quanto ao conhecimento histórico-científico, os livros ainda o abordam como ' um produto acabado, elaborado por mentes privilegiadas, desprovidas de interesses político-econômicos e ideológicos, ou seja, apresentam o conhecimento como verdade absoluta, desvinculada do contexto histórico e sócio-cultural ' (MEGID NETO e FRACALANZA, 2003). Em outras palavras o conhecimento científico nos livros didáticos, é apresentado como uma verdade que, uma vez estabelecida, sempre será verdade, mantendo a visão positivista de ciência (AMARAL e MEGID, 1997).

Contrariamente ao que está previsto nos PCN, esta abordagem utilizada pelos manuais didáticos não enfatiza a produção científica como uma complexa 'empreitada humana', mas realça um processo de produção científica - o método empírico-indutivo - realizado por gênios científicos, em detrimento de fatos ocorridos na construção histórica do conhecimento. Assim, resulta em um conhecimento simplificado que em diversos momentos torna-se completamente distorcido do que realmente é ciência, pois deixa de lado a complexibilidade da(s) mudança(s) ocorrida(s) na época das descobertas que são abordadas em seus capítulos.

No nosso entendimento, a forma como a história é abordada no livro didático acaba por dificultar a sua capacidade em aprender a aprender . Espera-se, atualmente, que as novas tendências no ensino atenuem este problema, inserindo no LD elementos que propiciem uma visão crítica sobre o conehcimento científico, e não apenas a transmissão de conceitos prontos e acabados.

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Diante do que foi exposto, vemos que a delimitação de critérios para a seleção dos livros didáticos a serem utilizados constitui uma tarefa de enorme importância na tentativa de fazer com que o aluno tenha uma aprendizagem não só dos conteúdos como também de seu papel como cidadão.

## Programa Nacional do Livro Didático - PNLD

A tarefa de delimitação de critérios para a seleção dos livros didáticos é uma tarefa do Governo, que estabelece avaliações periódicas dos materiais que são distribuídos nas escolas. Segundo Santos (2006), a primeira tentativa de elaboração de critérios neste processo de avaliação dos manuais didáticos no Brasil foi o decreto-lei 8.460 de 1945, que estabelecia o controle do estado sobre o processo de adoção dos materiais a serem utilizados nas escolas. Nesta primeira tentativa privilegiou-se a precisão conceitual, considerando a correção das informações e a linguagem, mas deixando em segundo plano a parte metodológica e gráfica.

Posteriormente, foram incluídos outros critérios, mas ainda assim o Ministério da Educação e Cultura - MEC, que é o órgão responsável pelo custeio e aquisição dos LD's, percebeu varias deficiências no tratamento dado ao LD. Então, a partir da década de 90 foram criadas comissões que avaliariam os livros desde a produção ao seu consumo, das quais se destaca o PNLD, em que foi feita a divisão das análises por série e público alvo.

As comissões observaram que 72% dos livros utilizados nas escolas não estavam entre os recomendados pelo MEC. Em relação ao livro didático de ciências, foram designados critérios que vão desde estrutura física da obra até a apresentação dos seus aspectos pedagógico-metodológicos (SANTOS, 2006).

Atualmente temos o PNLD-2010, com 51 critérios que devem ser considerados na avaliação do LD, incluindo entre eles, uma preocupação com a natureza do conhecimento científico e uma formação ampla do aluno como cidadão (BRASIL, 2010d, p.14).Estes novos critérios tiveram como base a experiência em avaliações anteriores bem como em objetivos relacionados ao ensino.

Podemos então ter uma visão mais geral sobre os parâmetros tidos como classificatórios para o LD: o livro deve ter compromisso e adequação metodológica, incentivar uma formação cidadã, bem como preservar pela integridade física do aluno e do ambiente, possuir um bom aspecto visual e apresentar suporte para o profissional que o for utilizar fazer proveito.

Segundo o PNLD, um bom livro deve atuar como um mediador no processo ensino e aprendizagem, servindo de suporte tanto para o professor quanto para o aluno. Para isso, não deve ser incoerente com a disciplina que aborda, pois a difusão de um conceito de forma errônea estaria descumprindo a principal função do livro, que é a de ser um recurso fidedigno para a educação.

As considerações anteriores nos permitem afirmar, após análise de alguns materiais didáticos, que houve mudanças significativas na qualidade dos LD's. Porém, muitas vezes estas mudanças restringiram-se a melhoria da qualidade visual: em quase nada tivemos uma melhora no que diz respeito ao tipo de metodologia utilizada na passagem dos conceitos para o aluno (MEGID NETO e FRACALANZA, 2003).

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## Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio - PNLEM

O PNLEM foi criado em 2003, pelo Ministério da Educação e Cultura com a finalidade de avaliar os LD's que seriam distribuídos nas escolas públicas que, inicialmente estava direcionada para as regiões Norte e Nordeste. Em 2007 houve uma nova edição dos PNLEM, mais completa, contendo agora os critérios avaliativos para os livros de ciências, tendo em vista que na primeira edição havia apenas aspectos referentes aos livros de língua portuguesa, literatura e matemática. Tais critérios adotados foram divididos em comuns para área e também os que são específicos a cada área de conhecimento. Nas duas situações há critérios eliminatórios e classificatórios, que vão desde uma documentação referente a situação financeira do titular de direito autoral até uma severa análise pedagógica.

O não cumprimento destas diretrizes iniciais resulta na eliminação direta da obra (BRASIL, 2007, p.9). Após esta primeira avaliação, há uma observação mais seletiva que busca classificar os livros, pois, mesmo contendo partes que satisfaçam os critérios eliminatórios, pode haver livros que se diferenciam quanto aos graus de abrangência. Para isso são observados alguns fatores classificatórios que possibilitam distinguir obras já selecionadas (BRASIL, 2007, p. 32)

## Alguns itens do roteiro

Tanto o PNLD quanto o PNLEM, apesar de incluírem questões sobre a natureza do conhecimento científico, o que pode estar diretamente relacionado com a História e a Filosofia da Ciência, não apresentam questões sobre o conteúdo histórico. Como já vem sendo mostrado em pesquisas da área, muitas vezes o conteúdo histórico deixa a desejar nos livros didáticos, mesmo naqueles que foram classificados pelos programas federais (MEGID NETO e FRACALANZA, 2003). O propósito deste roteiro é tentar suprir essa deficiência, tentando estabelecer critérios para eliminar e classificar livros didáticos do Ensino Médio em termos da História e Filosofia da Ciência (HFC) apresentadas.

Para construir nosso roteiro, baseamos nossos critérios em Wang (1998). Wang (1998, p. 51) partiu das três coleções de livros mais utilizados pela national Science Teachers Association (NSTA), selecionando capítulos que tratavam do mesmo assunto nos diferentes livros. Após uma análise detalhada dos capítulos, alguns itens e outras notas identificadas nos conteúdos históricos foram incluídos em um programa computacional, que permitiu gerar uma base de dados de características comuns (WANG, 1998, pp. 54-63). Foi possível definir três eixos em que se baseavam os conteúdos históricos , que são: 1

- (1) conceitual: inclui conceitos, definições, modelos, leis e teorias;
- (2) procedimental: inclui modos de pensar e investigar hipóteses e resultados, como raciocínio indutivo/dedutivo, experimentações, explorações, etc.
- (3) contextual: inclui aplicações, motivos, organizações e prêmios científicos, etc.

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Os três eixos podem ser identificados a partir de palavras e expressões encontradas no texto. Cada um desses eixos pode ser subdividido em termos de facilitar a compreensão do conhecimento científico em geral (WANG, 1998, pp. 6773). Os critérios finais adotados por Wang (1998) foram o resultado de entrevistas entre professores e pesquisadores , considerando critérios de qualidade e outros 2 pré-requisitos.

Considerando o código de análise de Wang (1998) como validado devido ao seu controle de qualidade, nós o utilizamos como ponto de partida para a elaboração de nosso roteiro. Neste sentido, adotamos a divisão em 3 eixos para os conteúdos históricos como critérios de eliminação. Os critérios de eliminação permitem afirmar se o trecho possui itens (palavras ou expressões) que trazem informações históricas e em que contexto (conceitual, procedimental, contextual). Inserimos um quarto critério de eliminação, já que entendemos que o contextual pode ser entendido como individual (o papel do indivíduo e sua contribuição, na sociedade) ou instrumental (o papel do instrumento ou experimento na sociedade).

Entretanto, os critérios de eliminação não permitem afirmar se a história apresentada está adequada ou não quanto à natureza da ciência aceita atualmente. Para isso adotamos um critério de classificação posterior, que difere de Wang (1998). As modificações levaram a um roteiro dividido em três partes:

## A. Regras para a seleção de uma unidade de referência

Esta parte corresponde à determinação do trecho que será analisado sob o ponto de vista histórico (critério demarcatório). O trecho pode corresponder ao texto principal ou outras partes dentro do capítulo. A seleção da unidade de referência deve estar bem clara e completa, para que não seja sujeita às interpretações do pesquisador. Não são considerados como unidade de referência trechos incompletos, ligados por reticências, por exemplo. Explicitamente, temos:

Uma unidade de referência é definida como:

A.1 Um parágrafo completo no texto principal, ou

A.2 Um parágrafo completo em um 'boxe' no texto principal, ou

A.3 Um exercício ou questão no texto principal, ou

A.4 Uma nota de rodapé com uma sentença completa , ou 3

A.5 Uma nota na margem do texto principal com uma sentença completa, ou

A.6 Uma figura/tabela/gráfico com uma sentença completa

Não é considerada uma unidade de referência:

A.7 Um título ou subtítulo de capítulo ou seção, ou

A.8 Um parágrafo na seção do capítulo de revisão, ou

A.9 Uma resposta de exercício no texto principal, ou

A.10 Uma questão ou problema no fim de cada capítulo.

## B. Regras para definir se uma unidade de referência pode ou não ser entendida como uma unidade de HFC

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Esta parte consiste de um critério eliminatório. Se a unidade de referência não atender a B.1, B.2, B.3 ou B.4, não será considerada uma unidade de HFC. Uma unidade pode ser considerada como unidade de HFC quando está incluída em pelo menos uma (regra do 'ou') das quatro regras abaixo:

- B.1 Uma unidade tem nome do cientista e contém uma ou mais das seguintes informações; ou
- a) Anos em que viveu o cientista, ou ano em que sua contribuição

foi feita;

- b) Descrição da época em que ele viveu, ou de seus contemporâneos;
- c) Nacionalidade, profissão ou ambos;
- d) Contribuição, ideias, inventos, experimentos, publicações;
- e) Verbos que descrevem o processo de pensamento do cientista ; 4
- f) Tempo despendido na contribuição;
- g) Local onde a contribuição foi feita;
- h) Palavras ou citações sobre ele;
- i) Figuras diretamente relacionada com o cientista;
- j) Lendas, contos ou biografia sobre o cientista;
- k) Descrição sobre prêmios de honra que o cientista ganhou.
- B.2 Uma unidade pode não incluir o nome do cientista, mas descreve o desenvolvimento de uma ideia ou conclusão, interação de duas ou mais ideias, mito ou desafio que dominam as ideias científicas, ou pensamentos revolucionários na história; ou
- B.3 Uma unidade descreve como um termo (conceito, lei, teoria) foi nomeado, aceito, conhecido ou aplicado pelos cientistas ou pelo público, sociedade, governo, etc.; ou
- B.4 Uma unidade descreve um experimento histórico, instrumento, ou ferramenta, e como tal aplicação auxiliou no desenvolvimento da ciência; ou o papel deste instrumento na historia da ciência.

## C. Itens que classificam uma unidade de HFC

Esta parte corresponde a uma classificação da unidade de HFC. Uma vez que a unidade de referência atenda a, no mínimo, um dos critérios acima, pode ser considerada uma unidade de HFC; mas pode ainda não estar de acordo com a visão de natureza da ciência aceita atualmente e que está presente nos PNLEM. Por exemplo, uma unidade de HFC que destaca apenas contribuições individuais, acaba por mitificar a ciência e enfatizar o papel dos 'gênios'. Portanto, ainda que possa ser considerada unidade de HFC, ela é insuficiente do ponto de vista de natureza da ciência. Os critérios de classificação manifestam posições contrárias sobre a natureza da ciência. Tal inversão justifica-se pelo fato de que não há um consenso entre educadores, filósofos, historiadores, etc. sobre a natureza da ciência. Mas

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pode ser encontrado um consendo sobre como não é a ciência (El-Hani, 2006). Sob essa perspectiva, uma unidade de HFC pode ser classificada em:

- -insuficiente : a unidade de referência de HFC atende 2 ou 3 dos itens de classificação;
- -moderada : a unidade de referência de HFC atende a somente 1 dos itens de classificação
- -boa : a unidade de referência de HFC não atende a nenhum dos itens de classificação. Ou seja, a forma como a unidade apresenta a HFC é completamente diferente de qualquer dos itens de classificação.
- Itens de classificação quanto à natureza da ciência na unidade de HFC 5
- C.1 Uma unidade de HFC tem apenas o nome do cientista para identificar o seu conceito, enquanto que o foco principal está no fato sobre o conceito;
- C.2 Uma unidade de HFC descreve o nome de uma atividade, instrumento, ou invento só para especificar qual atividade/instrumento/invento está sendo discutido, enquanto que o foco da unidade é o conceito proposto pelo cientista;
- C.3 Uma unidade de HFC descreve uma atividade, instrumento, ou evento da HFC, usando termos científicos de forma que quem não esteja familiarizado com a história intelectual não consegue reconhecê-lo como um caso clássico.

## A análise dos livros

Como forma de aplicação do roteiro elaborado, escolhemos dois livros didáticos do Ensino Médio de Física e aplicamos os critérios utilizados nas partes A, B e C. A análise feita se concentrou num episódio específico da história da física, referente ao estudo do movimento (cinemática e dinâmica). Assim, referente a este episódio, estabelecemos o que seria a unidade de referência a ser analisada; depois verificamos se tal unidade se tratava de uma unidade de HFC e depois a classificamos. Apresentaremos 2 exemplos sobre o mesmo assunto encontrados dois livros distintos . 6

Exemplo 1 : 'A formalização dessa lei - 2° lei de Newton - data de 1736, quando o matemático suíço Euler (1707-1783) elaborou o primeiro tratado científico do ponto material. Seu enunciado é: A resultante produz num corpo de massa m uma aceleração γ na mesma direção e sentido da resultante e de intensidade proporcional a (Lei Fundamental da Dinâmica) [grifo do autor] ' (PARANÁ, 2000, p. 68)

- A. Unidade de referência: corresponde a um parágrafo no texto principal do livro. Apresenta o nome de um personagem conhecido na Física (Euler) e o foco está na lei da dinâmica, grifada pelo autor.
- B. Unidade de HFC: obedece aos pontos B.1(a), (c), (d), (e) 'elaborou'; B.3.
- C. Itens de classificação: obedece aos itens C.1 e C.2.

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Conclusão: A unidade de referência pode ser adotada como unidade de HFC, porém por atender a dois dos critérios de classificação, ela é insuficiente. Observa-se que apesar de fazer referência a Euler e ao período em que ele se situa, o foco está na lei da dinâmica. Assim, a HFC apresentada aqui é apenas ilustrativa.

Exemplo 2 : 'Até o século XVII, as concepções aristotélicas predominaram, pois eram as que melhor explicavam o mundo dentro da perspectiva que se tinha de ciência na época. Depois do surgimento das teorias de Copérnico, Kepler, Descartes, Galileu e Newton, a comunidade científica foi paulatinamente abandonando o paradigma aristotélico, pois as novas concepções se mostraram mais aptas às interpretações e previsões de fenômenos' (RIBAS, FREITAS e CORDEIRO, 2005, p. 4).

- A. Unidade de referência: corresponde a um parágrafo no texto principal do livro. O foco da unidade de referência é a mudança de concepções (paradigmas)
- B. Unidade de HFC: obedece aos pontos B.1(a); B.2; B.3.
- C. Itens de classificação: não obedece a nenhum dos itens classificatórios.

Conclusão: A unidade de referência pode ser adotada como unidade de HFC e, além disso, a forma como a história é apresentada é boa . Observase que a HFC apresentada não é apenas ilustrativa, mas mostra a evolução não linear do conhecimento científico.

## Considerações finais

Este trabalho ainda está em fase de finalização. Apresenta uma proposta de roteiro para que o professor possa fazer sua própria análise do livro didático em termos do conteúdo de HFC, considerando aspectos da natureza da ciência aceitos atualmente. Os critérios demarcadores da unidade a ser analisada, os critérios de eliminação e os itens de classificação adotados, permitem constatar se a HFC presente no livro é apenas uma ilustração, ou se contribui efetivamente para que os alunos compreendam a natureza do conhecimento científico. Por se tratar de uma proposta em construção, a avaliação pelos pares em evento em que destaca-se a presença de professores de Ensino Médio será de grande relevância na determinação dos critérios e formas de classificação.

## Referências bibliográficas

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BRASIL, MEC, Programa Nacional do Livro Didático . Brasília, 2010.

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