A EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE MOVIMENTO - A HISTÓRIA DA CIÊNCIA COMO EIXO CONDUTOR NUMA PROPOSTA DE ABORDAGEM DIFERENCIADA DA FÍSICA NO 9º ANO DO ENSINO FUNDAMENTAL

## A EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE MOVIMENTO - A HISTÓRIA DA CIÊNCIA COMO EIXO CONDUTOR NUMA PROPOSTA DE ABORDAGEM DIFERENCIADA DA FÍSICA NO 9º ANO DO ENSINO FUNDAMENTAL

## Roberto Soares 1 , Andreia Guerra 2

1 Instituto Federal de Educação Tecnológica do Rio de Janeiro- IFRJ

Campus Maracanã, roberto.cruz@ifrj.edu.br

2 Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca- CEFET-RJ/ Unidade Maracanã/ amoraes@cefet-rj.br

## Resumo

A experiência em docência com o Ensino Médio, desde 1995, tem mostrado que grande parte dos alunos não demonstra interesse pelo estudo da Física. O que mais chamava atenção era que, já no primeiro ano do Ensino Médio, os alunos apresentavam uma ideia do que é o estudo da Física, e na maioria das vezes uma ideia bastante negativa. Com a finalidade de entender o motivo dessa percepção equivocada, analisou-se de que maneira a Física era apresentada formalmente. Concluiu-se que, nos currículos regulares de ciências para o Ensino Fundamental, o nome Física aparece no 9º ano do segmento educacional em questão. Na tentativa de possibilitar uma melhor apresentação da Física, decidiu-se pensar numa nova proposta de abordagem. O presente trabalho apresenta, portanto, subsídios para se pensar essa questão; e pretende discutir a proposta pedagógica de um curso para o 9º ano no qual se faz a apresentação de alguns conceitos físicos ligados ao movimento, e a História da Ciência se apresenta como eixo condutor. Como parte do curso, foram elaborados oito textos. Tomou-se como referencial teórico a teoria da aprendizagem significativa de Ausubel e a teoria da aprendizagem significativa crítica apresentada por Marco Antonio Moreira. A base teórica foi utilizada tanto na elaboração dos textos como na metodologia da condução do curso, que envolve a aplicação dos referidos textos. Tal abordagem apresentou-se favorável a uma concepção diferente da Física. Grande parte dos discentes, ao responder a um questionário que foi aplicado após realização do curso em questão, mostrou ter uma visão mais ampla do estudo da Física. Aliado à contextualização do conhecimento e no intuito de despertar o interesse dos alunos no estudo da Física, optou-se por tomar como parte final do curso a apresentação de um tema de Física Moderna e Contemporânea (FMC), a Relatividade Restrita de Eisntein.

Palavras-chave : História da Ciência; FMC; Estratégia de EnsinoAprendizagem.

## Justificativa

Muitas vezes, os professores de Física têm se deparado com o seguinte questionamento: Por que os alunos não gostam de Física? Talvez já existam algumas justificativas que podem confortar ou até mesmo deixar alguns professores conformados. Na verdade, a questão deveria ser: O que se pode fazer para que os alunos se interessem mais pelo estudo das ciências?

Segundo Guerra (GUERRA, 2004), o estudo de ciências é algo que deveria atrair a atenção dos alunos, fato que não temos percebido em nossa prática nas salas de aula.

As discussões científicas fascinam o público, visto o grande número de publicações de divulgações da área. Alguns livros como A Breve História do Tempo de Stephen Hawking tornaram-se best sellers no Brasil. Apesar desse destaque, o tema ao ser tratado nos bancos escolares apresenta uma situação totalmente diferente. Os alunos não demonstram entusiasmo pela ciência e seus desempenhos são quase sempre medíocres. Essa dicotomia mostra o quanto o debate a respeito da educação científica formal deve ser priorizado em nosso país, apesar do tema ter sido bem discutido e problematizado nas últimas décadas. (GUERRA,2004,p.225)

Um caminho para trazer significado ao estudo das ciências é a contextualização daquilo que está sendo estudado.

' O ensino de Física tem-se realizado freqüentemente mediante a apresentação de conceitos, leis e fórmulas, de maneira desarticulada e distanciada do mundo vivido pelos alunos e professores e não só, mas também por isso, vazio de significado' (BRASIL, 1999, p.229).

Ao ensinar, não se deve transmitir a ideia da Física como uma ciência acabada e realizada por homens do passado, com mentes brilhantes e privilegiadas, sendo seus respectivos trabalhos inquestionáveis. Ponczeck (PONCZECK,2002), ao justificar a necessidade da história da Física, critica os livros didáticos e, utilizando a Mecânica como contexto, demonstra que é possível fazer com que a ciência surja naturalmente:

'... como que em passes de mágica, induzindo-nos a crer que Newton tirou de sua cartola o conjunto de leis que sintetizaram toda a ciência de milênios. Este abracadabra faz surgir diante dos alunos, pronta e reluzente, a relação F=ma, antes mesmo que a maçã de Newton toque o chão. [...] o objetivo é mostrar, assim, a ciência como algo neutro, prático, linear, objetivo, desprovido de historicidade, mas sim, como aplicá-las de sorte a produzirem efeitos práticos e imediatos.' (p.22)

Os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM), ao se referirem a este assunto, também, mencionam que, geralmente, 'o conhecimento é apresentado como produto acabado, fruto da genialidade de mentes como a de Galileu, Newton ou Einstein, contribuindo para que os alunos concluam que não resta mais nenhum problema mais significativo a resolver' (BRASIL, 1999, p.229-230)

A partir dessas reflexões, é possível perceber que a discussão dos conhecimentos científicos, quando contextualizados de maneira lógica, auxilia os alunos na percepção da Ciência como construção humana. Por isso, também,

escolheu-se a historia da ciência como uma 'ferramenta' importante no desenvolvimento do curso supracitado.

## Desenvolvimento da proposta

Como metodologia de investigação, utilizou-se a pesquisa qualitativa, em que o pesquisador foi o professor da realidade analisada. Dessa forma, ele construiu um diário com registros das impressões do professor, dos alunos e do desenvolvimento do trabalho.

Foram produzidos dois questionários com o objetivo de verificar qual o interesse de dois grupos de alunos pelo estudo de ciências. O primeiro, respondido por alunos da primeira série do Ensino Médio, envolveu questões que buscavam verificar o que o aluno percebia a respeito dos objetivos do estudo de Física, do campo de atuação, da relação com a história, assim como da relevância, da aceitação e do gosto pelo estudo da disciplina. Já o segundo, aplicado a alunos do 9º ano, buscou não só analisar a consciência a respeito do que se ensina na disciplina, como também identificar se os alunos apresentavam algum interesse em temas específicos da Física.

Após a aplicação e análise do questionário aos alunos da 1ª série, verificou-se que grande parte destes não trazia consigo uma boa impressão da matéria abordada ao longo de todo Ensino Fundamental, principalmente no 9º ano. Na verdade, alguns sequer achavam importante o estudo da Física em sua formação. Os que demonstraram interesse e defenderam a relevância do estudo da referida disciplina, foram os alunos que detinham um bom desempenho escolar em Matemática e um gosto especial em resolver problemas. Já as respostas dadas no segundo questionário apontavam certa confusão quanto ao objeto de estudo da Física, porém, o que chamou à atenção, sobretudo, foi a curiosidade relatada por parte dos alunos a respeito de temas relacionados à Física, principalmente aos avanços tecnológicos e a temas de Física Moderna e Contemporânea.

A partir da análise desses questionários, foi desenvolvido um curso e aplicado por dois anos consecutivos (2008 e 2009) em turmas do 9º ano do Ensino Fundamental, em uma escola da zona norte da cidade do Rio de Janeiro.

O curso baseou-se numa metodologia, cujo desenvolvimento teve como base a teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. As atividades foram desenvolvidas de forma que grande parte do trabalho fosse realizada em grupos. A dinâmica das tarefas tinha a intenção de favorecer o questionamento, a análise crítica e as interações: professor-aluno, aluno-aluno, professor-grupo de alunos, grupo de alunos-grupo de alunos. Os alunos recebiam um texto elaborado pelo autor do presente projeto, referente ao assunto em questão e a leitura se dava em dois momentos: o primeiro momento de leitura geral, em voz alta, feito pelo professor ou por algum aluno

voluntário, e sem muitas considerações, e o segundo feito em grupo. No segundo momento, havia tempo para que as questões referentes ao texto pudessem ser debatidas. Em seguida, um representante do grupo apresentava as posições do grupo, desde conclusões até críticas e dúvidas relativas aos conceitos ali contidos.

As avaliações eram elaboradas de acordo com as discussões de sala de aula e coerentes com os temas contidos nos textos.

Como instrumento de avaliação do curso, um questionário foi aplicado no final do ano. Além disso, a fim de colher as impressões dos alunos que participaram de tal abordagem em Física no 9º ano do Ensino Fundamental, realizaram-se algumas entrevistas no início do segundo semestre do ano seguinte, momento em que estavam estudando Física como alunos do 1º ano do Ensino Médio.

## Porque Física Moderna e Contemporânea no ensino básico?

- E possível realizar o levantamento de uma questão: '- Qual é o papel da Ciência na formação básica?', apontam-se, portanto, algumas dimensões importantes para o cidadão contemporâneo:
- · a época em que vivemos é fortemente influenciada e/ou determinada pelas ciências da natureza, com papel de destaque para a Física;
- · os fenômenos da natureza, em sua maioria, são basicamente explicados pela ciência;
- · a tecnologia contemporânea é fortemente baseada na ciência;
- · a Ciência pode favorecer o uso do discurso racional;
- · a Ciência enriquece e promove a imaginação;
- · a Ciência influencia outras áreas do conhecimento, inclusive as artes;
- · o processo histórico dos últimos séculos é incompreensível sem a presença da Ciência.

Certamente vários outros papéis e competências poderiam ser também acrescentados. Pretende-se destacar o papel do estudo de ciências na formação básica do cidadão contemporâneo. Procura-se, pois, conciliar tal formação com a possibilidade de criar um canal para despertar interesse pelo estudo de Ciências uma vez que, de acordo com a análise das respostas do segundo questionário, os temas de FMC foram destacados como assuntos de interesse do alunado.

## Uma sugestão para introdução da Relatividade Restrita no 9º ano do EF

A elaboração de um texto de apoio com objetivo de apresentar a Teoria da Relatividade Restrita, a partir de uma abordagem histórica, permitiu um melhor diálogo

entre o ensino de Física e outras disciplinas. Tal abordagem proporcionou maior e melhor discussão e reflexão a respeito do movimento, tempo e espaço, iniciada desde Aristóteles, perpassando por Ptolomeu, Copérnico, Galileu, Kepler, Newton, Faraday, Maxwell e Einstein.

## Uma Breve descrição dos textos elaborados

Atribuíram-se nomes aos títulos dos textos que faziam referência à questão central ali proposta, sobretudo o próprio título permitia uma discussão de sua intenção. Listam-se os títulos dados aos oito textos desenvolvidos e utilizados no curso:

1)'CADA UM NO SEU LUGAR- O Universo Aristotélico'; 2)'SEGUINDO OS RASTROS DOS ASTROS'- Claudio Ptolomeu (discussão do modelo geocêntrico); 3) 'TROCANDO DE LUGAR' - Nicolau Copérnico (o modelo heliocêntrico); 4)'... MAS QUE SE MOVE, MOVE!!'- Galileu Galilei; 5)'MATEMÁTICA... EU ACREDITO!' - Johhanes Kepler; 6)'SOBRE OMBROS DE GIGANTES'- Isaac Newton; 7)'PORQUE HOMEM É HOMEM... SERÁ?' - Discussão sobre a natureza da luz; 8)'O TEMPO NÃO PARA?' a Relatividade Restrita de Einstein.

Já na primeira parte do material, discutem-se as diversas concepções de Universo e de espaço. O aluno era então convidado a fazer uma 'viagem no tempo' e perceber que nem sempre o mundo foi explicado da maneira como hoje pensamos. A partir dessa colocação, apresentam-se o modelo geocêntrico de Aristóteles e, de maneira interativa, alguns dos argumentos usados para sua validação:

Você acha que ao lançarmos um objeto para cima e ele retornar à nossa mão é um bom argumento para concluirmos que a Terra não está em movimento?Como você acha que deveria ser o movimento desse objeto? (Retirado do texto elaborado para a aplicação em sala de aula)

No texto que aborda as contribuições de Cláudio Ptolomeu, foi permitido ao aluno conhecer sua colaboração ao modelo de Aristóteles e à teoria dos epiciclos. Durante a análise do texto 2, os alunos foram desafiados a montar um sistema capaz de representar a dinâmica do modelo dos epiciclos proposto por Ptolomeu. Ensaiou-se então uma 'esquete dos astros' com quatro participantes. O primeiro representava um Planeta, o segundo o Centro do Epiciclo, o terceiro a Terra; já o último era um observador vinculado à Terra. Apesar de simples, foi significativo, pois foi explorada a liderança dos discentes e também como eles devem proceder no trabalho em equipe. Nessa atividade, os princípios da não utilização do quadro-de-giz, da participação ativa do aluno e da diversidade de estratégias de ensino foram utilizados como elementos facilitadores do processo de aprendizagem. Foi observado também o envolvimento da maioria da turma.

Figura I: Ensaio da demonstração do modelo planetário de Ptolomeu

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Figura II: Alunos dramatizando o modelo dos epiciclos

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A análise do texto de Ptolomeu levou alguns alunos a indagar o porquê da tentativa de elaborar um modelo tão complexo. Alguns, talvez motivados por conhecimentos anteriores, indagaram se não seria mais simples admitir que o Sol, e não a Terra estava no centro.

ALUNO2 'Professor, não é mais simples colocar o Sol no centro com os planetas girando ao redor dele?'

ALUNO3 'Eu acho que o Sol é muito grande para girar em torno da Terra... como explicar o Sol aparecer e desaparecer todos os dias, o Sol teria que girar muito rápido para que isso acontecesse.'

Os alunos apresentaram, inicialmente, certa dificuldade em pensar os conceitos diferentes do seu tempo. Encaravam como verdadeiras as teorias que conheciam e consideravam sem sentido algum dos pensamentos apresentados por Aristóteles e Ptolomeu.

A elaboração dos textos assim como a sua utilização tinha como desafio desenvolver metodologias de forma a garantir que a aprendizagem fosse significativa.

Foi imprescindível o reforço da ideia do conhecimento como processo, como construção humana. Para isso alguns facilitadores nortearam o trabalho, como:

- · Princípio da aprendizagem pelo erro.
- · Princípio da desaprendizagem.
- · Princípio da incerteza do conhecimento .

No texto 3, foi favorecido o trabalho de interação com outras disciplinas discutindo a influência da Igreja na manutenção de alguns conceitos, assim como a apresentação de instrumentos utilizados por Copérnico como: quadrantes, paralácticos e astrolábios, que mantém interface com a disciplina de Geometria.

Com base na pesquisa já explicitada, durante o o periodo do Renascimento, Galileu Galilei é apresentado bem como sua defesa do modelo heliocêntrico. Discutiuse também algumas de suas invenções, como uma bomba d'água em 1593, um compasso geométrico e militar em 1597, bem como o projeto de um telescópio que fora um aperfeiçoamento da luneta patenteada em 1608 pelo holandês Hans Lipperhey. Destaca-se, além disso, a grande produção artística e técnica do período, apontando um diálogo com a História, Artes, Filosofia e Literatura.

Durante a abordagem histórica, o material discute os conceitos de velocidade e de aceleração. É feita a classificação e diferenciação entre grandezas escalares e grandezas vetoriais, apresentando o vetor geométrico. Tudo isso de forma compatível com a compreensão de alunos do 9º ano do Ensino Fundamental. Isso possibilitou apresentar o Teorema de Roberval e a teoria da relatividade de Galileu.

Isaac Newton é apresentado como um dos principais contribuintes na elaboração do cálculo infinitesimal e das leis da mecânica. Na verdade, ainda numa análise contextual, mostramos uma das grandes contribuições de Newton para o estudo dos movimentos, baseada na extensão de suas explicações dos movimentos terrestres para os celestes. Nesse contexto, é dado destaque à obra Princípios Matemáticos da Filosofia Natural Philosophiae ( Naturalis Principia Mathematica ), também conhecida como Principia , na qual nos baseamos para apresentar as Leis de Newton e a Lei da Gravitação Universal.

Ainda no capitulo destinado a Newton, é proposta a apresentação da natureza corpuscular da luz em contrapartida com a teoria 'vibracional' defendida na época por Christiaan Huygens(1629-1695), um matemático, astrônomo e físico Holandês. Essa discussão permite a reapresentação do éter, visto que, no capítulo destinado a Aristóteles, este conceito foi apresentado. Dessa vez o éter aparece como um meio sobre o qual a luz se propaga.

- O texto faz menção a Michael Faraday no intuito de apresentar sua contribuição, principalmente, no estudo de eletricidade e do magnetismo. A partir da reprodução de dois experimentos de baixo custo: um simula a experiência de Oersted, e outro ilustra a lei da indução eletromagnética, discute-se o problema de simetria do eletromagnetismo.

James Clerk Maxwell é apresentado ressaltando sua vida e obra, sem que se faça uma discussão matemática de suas equações, mas chamando a atenção para sua teoria moderna que une a eletricidade, o magnetismo e a óptica, mostrando que o seu trabalho em eletromagnetismo foi base para a Teoria da Relatividade Restrita de Einstein.

- O experimento de Michelson-Morley é apresentado como um aparato criado com a finalidade única de comprovar a existência do éter, o meio a vibrar e a transmitir a luz ondulatória. É levantada então uma discussão a respeito dos resultados.

Ainda numa linguagem apropriada aos alunos do Ensino Fundamental, há uma proposta de análise da interpretação dos resultados do experimento de MichelsonMorley por Lorentz e Poincaré, como a tentativa de salvar a existência do éter, e a contrapartida, apresentada por Einstein que o dispensou.

Nessa parte do texto, que aborda a vida e a obra de Albert Einstein, os postulados da Teoria da Relatividade Restrita são apresentados, assim como os conceitos de simultaneidade, a nova concepção de espaço-tempo, a dilatação temporal, a adição de velocidades, a contração do comprimento e a relação massa, energia dada pela equação E=m.c . 2

- O texto foi concluído propondo algumas aplicações dessa teoria, com destaque a uma aplicação direta e fundamental das equações da relatividade em algo que nos circunda, o sistema de posicionamento geográfico ou GPS.

## Considerações Finais

Este tipo de abordagem histórica, com inserção de tópicos de Física moderna já no 9º ano do Ensino Fundamental, apesar de representar um desafio, pode ser um caminho para atender à necessidade de formação mais completa do cidadão contemporâneo, bem como gerar interesse pelo estudo de ciências, em particular a Física. Assim, o aluno, ao chegar ao ensino médio, ao contrário do que a resposta ao

nosso questionário apontou, poderá apresentar uma nova postura diante do estudo da Física.

De acordo com Guerra (GUERRA, 2004), a utilização da história e da filosofia da ciência, se usados corretamente, pode ser um instrumento importante no reconhecimento da ciência como construção humana.

No caso específico da educação científica, é importante o estudo da história e da filosofia da ciência e da tecnologia, pois, assim, mergulharemos no passado, e encontraremos os produtores daqueles conhecimentos, bem como suas angústias, preocupações, dificuldades e certezas. Através da história, podemos conhecer o processo pelo qual a ciência e a tecnologia foram construídas, percebendo-as como uma produção cultural, inseridas em um tempo e em um espaço específicos(GUERRA,2004,p.225-226).

Sendo assim, julgaram-se positivos os resultados da aplicação do referido curso, baseado nas impressões demonstradas pelos alunos, conforme relato abaixo:

' Pode-se comparar dois 'tipos' de ensino: o primeiro, onde as respostas são transmitidas do professor para o aluno, para que esse aluno devolva as mesmas repostas ao professor nas avaliações (provas, testes), com o segundo ensino que, ao invés de receber respostas do professor, o aluno compartilha perguntas (intercâmbio de perguntas). ' Qual dos dois tipos você acha que o ensino de Física no 9º ano favoreceu? Justifique.

RESPOSTA : A do segundo tipo de ensino, pois no 9º ano houve uma discussão dos temas, e não apenas decoramos. Tivemos que pensar e transmitir o que sabíamos para a resposta. ALUNO 8 (CRUZ, 2009, pag.74).

Trazer temas de Física moderna e contemporânea para a discussão no 9º ano do Ensino Fundamental junto a uma análise da evolução dos conceitos através do estudo da história e da filosofia da ciência pode ser um caminho que diminua o índice de rejeição ao estudo de Física, caso seja detectada, como foi confirmado, particularmente na escola em que aplicamos a proposta, através do questionário aplicado na turma de 1º ano do ensino médio.

A proposta de se trabalhar a Física através de textos com uma abordagem histórica, como a aplicada no ano passado, é mais ou menos interessante. Justifique.

RESPOSTA : É mais interessante pois o aluno pensa mais reflete melhor sobre o assunto. Eu, particularmente, gosto muito de história e esse fato pode ter contribuído para que eu me interessasse mais . Em geral, todos preferem uma abordagem histórica à perguntas e respostas prontas dadas pelo professor para serem decoradas ou cálculos com números para serem feitos. É mais interessante saber o porquê do cálculo do que fazê-lo . ALUNO 12 (CRUZ, 2009, pag.74).

Não se defende o uso deste tipo de material como solução para todos os problemas do ensino de Física, mas sim como mais um instrumento disponível ao

professor no sentido de garantir maior qualidade e aproveitamento em suas aulas. Porém é importante ressaltar que, para a utilização de materiais como este, é necessário pensar também na formação continuada do professor. Apesar de a abordagem ser adequada aos alunos do 9º ano do Ensino Fundamental, o professor deve ter o domínio dos conteúdos que serão apresentados.

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