UMA PROPOSTA DO PIBID-FÍSICA DA UFRN: ABORDAGEM HISTÓRICO-FILOSÓFICA PARA A TEMÁTICA GRAVIDADE

## UMA PROPOSTA DO PIBID-FÍSICA DA UFRN: ABORDAGEM HISTÓRICO-FILOSÓFICA PARA A TEMÁTICA GRAVIDADE

Juliana M. Hidalgo Ferreira , José Diogo Nicácio , Mykaell Martins 1 2 3 Amanda T. Câmara 4 , Francisco V. Bezerra 5

1 UFRN/PPGECNM, juliana\_hidalgo@yahoo.com

2 UFRN/ PPGECNM, diogonicacio@yahoo.com.br

3 UFRN/DFTE, micael-el@hotmail.com

- 4 UFRN/DFTE, amanda\_thanize@yahoo.com.br

5 UFRN/DFTE, valdecioml@yahoo.com.br

## Resumo

A defesa da inserção de conteúdos histórico-filosóficos e de natureza da ciência no ensino vem de longa data. Apesar disso, ainda existem graves lacunas quanto à presença desses conteúdos na formação dos professores de Física. A insegurança e o desconhecimento costumam ser apontados como fatores que levam professores a não ensiná-los. Assim, assume destacada importância, atuar na formação desses profissionais no que diz respeito à compreensão da História e Filosofia da Ciência como estratégia didática e à instrumentalização para a sua inserção no contexto educacional. Partindo desses pressupostos, no âmbito do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência- subprojeto Física na Universidade Federal do Rio Grande do Norte, procuramos desenvolver a sensibilização e instrumentalização dos licenciandos bolsistas no que diz respeito à inserção de conteúdos histórico-filosóficos e de Natureza da Ciência no Ensino de Física. O grupo tem se dedicado à elaboração supervisionada de material instrucional que tencione a inserção desses conteúdos no Ensino Médio. Essa iniciativa envolve leituras aprofundadas e reflexão contínua sobre propostas adequadas a esse contexto educacional específico, enfrentamento de obstáculos e desafios na transposição dos conhecimentos de História e Filosofia da Ciência e Natureza da Ciência para sala de aula. O presente trabalho apresenta, particularmente, material instrucional elaborado pelo grupo PIBID-Física-UFRN, o qual tenciona a abordagem histórico-filosófica da temática gravidade. Procuramos explicitar essa proposta refletindo sobre particularidades da mesma no que tange aos desafios e obstáculos enfrentados na elaboração desse tipo de material para o contexto educacional.

Palavras-chave : História da Ciência, Natureza da Ciência, Gravidade.

## Considerações iniciais

A defesa da inserção de conteúdos de História e Filosofia da Ciência (HFC) no ensino vem de longa data. Sugere-se a HFC como estratégia para a abordagem de conteúdos de ciências e como um dos caminhos possíveis para a contextualização de aspectos relacionados à Natureza da Ciência (MATTHEWS, 1995; PEDUZZI, 2001; MARTINS, 2006; LEDERMAN 2012). ,

Apesar da extensa argumentação, conteúdos históricos, filosóficos e de Natureza da Ciência (NdC) ainda são pouco presentes em salas de aula. A insegurança e o desconhecimento do assunto costumam ser apontados como fatores que levam os professores a não ensiná-los (MATTHEWS, 1995; HARRES, 1999). Pesquisas têm apontado que muitos professores compreendem a HFC não como abordagem , mas como algo a mais a ensinar (MARTINS, 2007). Assim,

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20 a 25 de janeiro de 2013

assumem destacada importância, a compreensão e utilização da HFC como estratégia didática, inclusive no que diz respeito ao enfrentamento de desafios e obstáculos inerentes à transposição desses conteúdos para sala de aula (FORATO, 2009). Para isso, é importante que os professores (atuantes e em formação) participem de reflexões sobre a inserção da HFC em sala de aula, conheçam exemplos de propostas didáticas de cunho histórico-filosóficas para a abordagem de conteúdos de ciência e sobre a ciência , desenvolvam competências que lhes permitam adaptá-las aos seus contextos específicos, bem como elaborar suas próprias intervenções didáticas.

Partindo desses pressupostos, no âmbito do subprojeto Física do PIBIDUFRN, temos procurado desenvolver a sensibilização e instrumentalização dos licenciandos bolsistas no que diz respeito à importância da inserção de conteúdos histórico-filosóficos e de NdC no Ensino de Física. Realizamos a leitura de textos de fundamentação teórica acerca dessas temáticas, de exemplos de propostas didáticas de cunho histórico-filosóficas para o ensino de conteúdos de NdC, bem como de textos secundários e primários em História da Ciência. Essa leitura tem servido como subsídio para a elaboração de material instrucional pelo grupo. O processo de elaboração de material, por sua vez, envolve a reflexão contínua sobre a adequação das propostas ao contexto educacional do Ensino Médio e o enfrentamento de obstáculos na transposição desses conteúdos específicos de HFC e NdC para sala de aula. Realiza-se o acompanhamento e a orientação dos futuros professores na elaboração e utilização de propostas didáticas que tencionem a inserção da HFC e da NdC nesse contexto educacional.

O presente trabalho apresenta, particularmente, uma proposta de abordagem histórico-filosófica na forma de textos didáticos sobre a temática gravidade, elaborada pelo grupo do subprojeto Física do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência, na Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Discutimos aspectos relacionados à apresentação dos conteúdos selecionados em cada um dos textos, tendo em vista os objetivos da proposta em si. Comentamos a respeito de aspectos gerais relacionados ao enfrentamento de obstáculos e desafios na elaboração desse tipo de material para o Ensino Médio, bem como questões relacionadas à utilização dos mesmos nesse contexto educacional.

## Abordagem histórico-filosófica em material instrucional sobre a temática gravidade

O grupo de bolsistas do PIBID-Física da UFRN realizou a leitura e discussão de textos acadêmicos, o que serviu como fundamentação para a elaboração de três textos de cunho histórico-filosófico sobre a temática gravidade. Os textos se centraram basicamente nos seguintes conteúdos: a visão aristotélica da gravidade como propriedade dos corpos graves, sendo, nesse caso, a queda dos corpos entendida no contexto do geocentrismo; o uso do 'argumento da torre' na

Figura 01 : Visualização dos textos

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Antiguidade como evidência da imobilidade da Terra; a retomada do 'argumento da torre' e o fenômeno da queda dos corpos no contexto do debate heliocentrismo versus geocentrismo; a visão newtoniana da gravidade, aspectos do seu desenvolvimento e importância para a unificação da Física. 1

## Apresentando o texto 'Laçadas'

O primeiro texto que compõe o material instrucional elaborado pelo grupo PIBID-Física da UFRN foi intitulado 'Laçadas', em alusão aos movimentos dos planetas observados pelos gregos na Antiguidade. Esse texto apresenta a interpretação aristotélica de gravidade como propriedade dos corpos graves, que buscavam o seu lugar natural, isto é, o centro do universo, o qual coincidia com o centro da Terra. A concepção aristotélica de gravidade aparece inserida num corpo coerente de conhecimentos, sendo relacionada ao sistema geocêntrico, o qual, por sua vez, implicava a existência de duas físicas, uma sub e outra supralunar. Considerou-se importante apresentar ao estudante-leitor questões que, posteriormente, na época da Revolução Científica, seriam fundamentais no debate acerca da mudança de sistema de geocêntrico para heliocêntrico. Apresentou-se, por exemplo, o argumento da torre, como elemento usado na Antiguidade como evidência a favor da imobilidade da Terra:

Aristóteles dizia, por exemplo, que quando jogamos uma pedra do alto de uma torre ela cai no pé da torre justamente porque a Terra está parada. Afinal, se o chão se movesse, a torre seguiria com o chão ... e a pedra que havia ficado no ar cairia afastada do pé da torre.

De acordo com a intenção de produzir textos interligados, o 'argumento da torre' foi retomado nos textos seguintes, não sendo o propósito desse primeiro texto discutir a sua validade, mas sim apenas torná-lo familiar ao estudante.

Ainda em relação às ideias aristotélicas abordadas nesse primeiro texto, ressaltamos a existência de uma física para o mundo sublunar, caraterizado por transformações e formados pelos elementos terra, ar, fogo e água, e de uma física para o mundo supralunar, caracterizado pela constância e formado pelo éter. A referência inicial à existência de duas físicas tenciona que, posteriormente, o estudante compreenda a importância da mudança de interpretação acerca da gravidade no século XVII. Trouxemos, portanto, uma informação que seria retomada no terceiro texto, quando a proposta de uma nova interpretação para a gravidade, por Newton, se relaciona à unificação da física no sentido do entendimento dos fenômenos terrestres e celestes.

## Apresentando o texto 'Heliocentrismo versus Geocentrismo'

O segundo texto que compõe o material instrucional elaborado se inicia justamente retomando a concepção aristotélica de gravidade e a queda dos corpos graves como argumento a favor do geocentrismo. Em seguida , o texto aponta: 2

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Muito tempo depois, no século XVI, o pensador Nicolau Copérnico propôs um sistema de mundo heliocêntrico, isto é, com o Sol no centro do universo.

Inserimos no texto didático elementos que aproximam o leitor de visões sustentadas por historiadores da ciência: a importância de motivações pitagóricas para a proposta copernicana (Sol como fonte da vida, papel central) e do ideal grego de perfeição (apresentado no primeiro texto), na medida em que o autor manteve os planetas em órbitas circulares. Além disso, procuramos desconstruir certas visões equivocadas. Copérnico não foi motivado por novas observações astronômicas, viveu em época anterior à invenção do telescópio, e essencialmente, se baseou em informações já contempladas pelo sistema geocêntrico na época.

- O texto procura mostrar uma História da Ciência de controvérsias e debates, e não meramente informações históricas acerca dos dois sistemas. Ressaltam-se, sobretudo, os problemas acarretados pela proposta de Copérnico, os quais não teriam sido respondidos por esse personagem:

Se para Aristóteles eles caíam porque buscavam o centro do universo onde estava a Terra... e para Copérnico que propunha tirar a Terra do centro, colocando o Sol nesse lugar? Por que os corpos caíam para a Terra e não para o Sol? [...]. Explicar a 'queda dos corpos' tornou-se um problema para quem defendia o heliocentrismo. Aliás, quem gostou do sistema de Copérnico tinha que lidar ainda com muitos outros problemas. Um deles era o 'argumento da torre'. [...] quem aceitava o novo sistema precisava derrubar esse argumento...

Encaminhando o estudante-leitor para a discussão do problema, o texto traz à tona a famosa discussão de Galileu a respeito dos fenômenos observados na cabine de um navio:

O recado de Galileu era o seguinte: o 'argumento da torre' não mostra que a Terra está parada; era possível sim aceitar o sistema heliocêntrico, no qual a Terra estava em movimento .

Outros pontos são enfatizados ainda no que diz respeito a desfazer visões simplistas que costumam ser disseminadas acerca dos fatos históricos citados: as descobertas da astronomia na época não finalizaram de modo crucial o embate entre o heliocentrismo e o geocentrismo. Crateras na lua, manchas solares e supernovas não foram 'evidências irrefutáveis' a favor do sistema copernicano. Escreve-se, então, que esses elementos sugeriam que o mundo supralunar não era perfeito, o que 'podia até ajudar quem preferia o sistema heliocêntrico...'.

Finalizando esse segundo texto, ressalta-se que a aceitação do sistema heliocêntrico era problemática na época, pois implicava a rejeição da diferença entre sublunar e supralunar, que estruturava o conhecimento físico então existente: 'o que fazer com as duas Físicas que existiam?'

## Apresentando o texto 'Uma nova proposta sobre a Gravidade'

- O terceiro texto relembra, logo em seu início, problemas enfrentados pelos heliocentristas: o 'argumento da torre', a necessidade de uma nova compreensão para a gravidade e o fim da divisão do mundo em sublunar e supralunar, que até então justificava a existência de 'duas Físicas'. O resgate desses elementos tem em

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vista o objetivo do texto de relacionar a unificação da física à nova interpretação para a gravidade sugerida Issac Newton.

É grande o desafio de apresentar esse complexo panorama de modo inteligível e simplificado ao leitor. Por isso, o fizemos com muita cautela, paulatinamente. Inicialmente, o texto sinaliza a relevância da temática gravidade na época de Newton e destaca elementos significativos para a proposta desse pesquisador: sua aceitação da concepção de René Descartes para a gravidade, segundo a qual os corpos eram empurrados para a Terra por uma correnteza de éter; seus questionamentos decorrentes da proposta de Francis Bacon de que a gravidade diminuía com a altura.

Com base nessa proposta, Newton teria pensado... se a gravidade diminui com a altura, até onde será que ela chega? Será que ela chega até a Lua?

Para Isaac Newton, teriam sido importantes também estudos de Descartes sobre uma pedra em movimento circular. Amarrada num cordão, a pedra não escapava da sua trajetória devido ao puxão dado pelo indivíduo que o segurava. Como o texto explica, Newton pensou, analogamente, que algo mantinha o movimento da Lua em torno da Terra, não permitindo que ela escapasse da sua trajetória. Depois de muitos esforços e cálculos, propôs que a força da 'gravidade' que atraía para a Terra uma maçã solta no ar, era justamente a força que mantinha a Lua em seu movimento, fazendo-a sempre 'cair' em direção a Terra, sem sair pela tangente à sua trajetória. Segundo os cálculos, essa força seria proporcional ao inverso do quadrado da distância entre esses dois corpos.

Tendo em vista considerar-se relevante inserir no contexto escolar visões atualmente aceitas em História da Ciência, evidenciamos a importância dos conhecimentos alquímicos de Newton para o que hoje consideramos como Física. A concepção de uma força agindo à distância era incomum na ciência da época, embora fosse aceita pela alquimia, de onde Newton a tomou emprestada.

Procurou-se evidenciar a contribuição do trabalho do pesquisador para a unificação da Física. Como o texto cita, Johannes Kepler, ao propor que os planetas tivessem órbitas elípticas (e não circulares), deixou em aberto uma questão: que tipo de força poderia manter os planetas nesse tipo de trajetória? Em resposta a esse problema, Newton realizou cálculos e chegou à conclusão de que uma força atrativa entre o Sol e o planeta, proporcional ao inverso do quadrado da distância entre eles, daria esse resultado. Então, expressou a chamada 'gravitação universal', segundo a qual todos os corpos se atraíam segundo essa mesma relação, o que contribuiria para a unificação da Física.

## Aspectos considerados na elaboração dos textos

Elaborar textos didáticos de conteúdo histórico-filosófico voltados para o Ensino Médio é um desafio qualquer que seja a temática escolhida (ver FORATO, 2009). Merece destaque a necessidade de simplificações na transposição para esse contexto dos conteúdos especializados de História da Ciência, produzido pelos historiadores da ciência em suas pesquisas aprofundadas a partir de fontes primárias e secundárias. Selecionar conteúdos e pensar em como inseri-los depende de particularidades da temática histórica em si, do contexto educacional para o qual se dirige a proposta didática e dos seus objetivos específicos. No presente caso, realizamos escolhas e simplificações necessárias, embora difíceis ante a riqueza do material histórico disponível. Realizamos o recorte histórico tendo

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em vista a elaboração de três textos didáticos interligados, curtos, de duas páginas cada, com conteúdos e linguagem apropriada ao contexto escolar do Ensino Médio.

Tencionou-se transmitir uma visão de História da Ciência 'viva', por meio de textos que enfatizassem o empenho dos personagens históricos em resolver questões, destacando o envolvimento dos mesmos em discussões acerca da temática gravidade e a importância de conhecimentos científicos anteriores para o desenvolvimento de novas ideias. Ao longo dos textos, instigamos os alunos-leitores a opinarem sobre o desenvolvimento dessa ciência dinâmica: 'O que será que aconteceu depois [de Aristóteles]? Será que aceitamos esse modelo hoje?'

Mantivemos o foco em questionamentos levassem à reflexão. Deliberadamente evitamos informações biográficas exaustivas acerca de personagens aos quais fizemos referência, bem como indicações exaustivas de datas. Essas, particularmente, foram apresentadas em caso de relevância e, quando possível, procurou-se integrá-las a um contexto mais próximo do leitor. Por exemplo, para situar a importância do modelo geocêntrico, no segundo texto, afirmou-se que o mesmo era o mais aceito quando os portugueses chegaram ao Brasil, em 1500.

Evitamos a sobrecarga de informações também no que dizia respeito aos conhecimentos históricos sobre os próprios temas em questão. No segundo texto, por exemplo, a proposta heliocêntrica de Aristarco não foi citada a fim de evitarmos explicações acerca de sua rejeição na Antiguidade. A mesma diretriz foi seguida em outras circunstâncias. Em relação à queda dos corpos, nosso interesse era discutir a compreensão do que seria a gravidade. Por isso, deliberadamente, não apresentamos aspectos do pensamento aristotélico (como a concepção de que os corpos caíam com velocidades constantes) que diziam respeito a como os corpos caem . Caso os apresentássemos, ao adentrarmos em períodos históricos posteriores, teríamos que citar contribuições de diversos personagens sobre essa questão, o que nos desviaria do objetivo central da proposta.

Ainda em termos de simplificações, outros exemplos podem ser citados. Poderíamos ter apresentado de modo mais detalhado o sistema aristotélico, o sistema ptolomaico e as físicas aristotélicas (sub e supralunar). Deixamos de lado grande parte da sofisticação dessas ideias, limitando-nos ao essencial tendo em vista os objetivos da nossa proposta. Julgamos o procedimento conveniente a fim de evitar que os textos se tornassem complexos e extensos, inadequados ao contexto educacional a que se destinavam. Mesmo assim, considerando a pouca familiaridade dos estudantes com os conteúdos abordados, optamos por retomá-los ao longo de textos, permitindo diferentes oportunidades para que os leitores os compreendessem. E, quanto aos complexos conteúdos de NdC, utilizamos os fatos históricos para contextualização. A dependência da observação em relação a pressupostos teóricos, por exemplo, foi ilustrada pelas tentativas gregas de conceber modelos que 'salvassem' os movimentos irregulares dos planetas no céu:

[...] para eles, [...] os planetas não poderiam ter movimentos esquisitos como laçadas, embora fosse isso o que viam da Terra. O que fazer então? Os gregos propuseram vários tipos de modelos para tentar conciliar seus pressupostos teóricos (planetas devem percorrer círculos) ao que pareciam observar (planetas fazem laçadas no céu).

Outros aspectos como a visão de que a ciência é uma atividade de cooperação, bem como o esforço no trabalho dos pesquisadores, aparecem de modo explícito e contextualizado nos textos:

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Sem as ideias do próprio Aristóteles, de muitos pesquisadores da Idade Média e de seus contemporâneos, ele [Galileu] possivelmente não chegaria a lugar algum. Ciência não se faz sozinho, nem de uma hora para outra. [...]

Dá para perceber, assim, que todo esse conhecimento não dependeu somente de uma pessoa e não apareceu de repente, mas sim com muito estudo e cooperação. Achar que uma maçã caiu na cabeça de alguém e aí tudo foi entendido por ele, sozinho, rapidamente... não dá, não é?

Vale notar, aliás, que, nesse último caso, buscou-se, ainda, explicitamente desfazer no texto o mito de que a simples queda de uma maçã em sua cabeça teria feito Newton 'descobrir a gravidade'.

## Considerações finais

- O presente trabalho apresentou material instrucional para a abordagem histórico-filosófica da temática gravidade, discutindo aspectos relacionados à sua elaboração. Esse processo se deu no âmbito do PIBID-Física da UFRN, envolvendo atividades até então não usuais para os licenciandos: leitura de material historiográfico específico, reflexões acerca da importância da inserção da HFC no Ensino, dificuldades e obstáculos a serem enfrentados.

Os textos didáticos materializam o entendimento de que a mudança de concepção acerca da gravidade, na chamada Revolução Científica, esteve relacionada a um panorama de mudança de sistema de mundo, do geocêntrico para o heliocêntrico, e se relacionou à unificação das Físicas sub e supralunar. Certos riscos foram assumidos quando, na transposição didática do conteúdo histórico, realizamos opções e simplificações tendo em vista a necessidade de priorizar informações essenciais aos objetivos do material instrucional proposto. Nesse sentido, o papel do professor é fundamental no sentido de conduzir a discussão dos textos com os alunos do Ensino Médio a fim de esclarecer questões e enfrentar possíveis efeitos dessas simplificações . 3

Acreditamos que a iniciativa de envolver no contexto do PIBID-Física professores em formação no processo de elaboração desse tipo de material seja relevante no sentido de instrumentalizar esses indivíduos para o desenvolvimento de propostas didáticas para a inserção de conteúdos histórico-filosóficos no ensino, bem como para a adaptação de propostas existentes na literatura aos seus contextos profissionais específicos.

## Referências

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MATTHEWS, M. R. História, Filosofia e Ensino de Ciências: a tendência atual de reaproximação. Caderno Catarinense de Ensino de Física , v. 12, n. 3, p. 164-214, de. 1995.

PEDUZZI, L. O. Q. Sobre a utilização didática da História da Ciência. In: PIETROCOLA, M. (org.) Ensino de física : conteúdo, metodologia e epistemologia numa concepção integradora. Florianópolis: ed. da UFSC, 2001. p. 151-170.

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