Concepções alternativas e abordagens em sala de aula sobre cosmologia e movimento dos astros: Uma revisão da literatura do contexto brasileiro

## Concepções alternativas e abordagens em sala de aula sobre cosmologia e movimento dos astros: Uma revisão da literatura do contexto brasileiro

## Cassiana Barreto Hygino 1 , Marília Paixão Linhares 2

- 1 Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro/ Laboratório de Ciências Física, cacahygino@yahoo.com.br

## Resumo

Neste trabalho apresentaremos uma revisão bibliográfica a cerca das concepções alternativas sobre conteúdos relacionados à cosmologia e movimento dos astros e também uma revisão sobre abordagens presentes na literatura para o trabalho com estes conteúdos em sala de aula. Estas revisões visam subsidiar um projeto em andamento na formação continuada de professores de física em um município do norte do estado do Rio de Janeiro, com o objetivo de criar oportunidades para que este público conheça as concepções de alunos relacionadas a estes temas e também meios para trabalhar com eles. As revisões realizadas mostraram que a maioria das investigações sobre as concepções alternativas ocorre sobre tópicos de astronomia e sinalizam para a importância do incentivo deste tema no ensino, pois tanto professores em formação inicial ou continuada quanto alunos apresentam dificuldades para a compreensão de fenômenos ligados a astronomia e a cosmologia. No diz que respeito à revisão sobre abordagens inovadoras foram identificados apenas dois trabalhos, demonstrando a necessidade de mais planejamentos de ensino sobre estes temas.

Palavras-chave : revisão bibliográfica, formação continuada, cosmologia, astronomia

## Introdução:

O presente trabalho integra um projeto, em andamento, que busca capacitar professores de física em serviço de um município do norte do estado do Rio de Janeiro para a execução do novo currículo implantado no ano de 2012 neste estado. O currículo mínimo do estado do Rio de Janeiro, apesar de ter sido implantado de forma imposta e não haver considerado todos os atores da escola para sua construção, trouxe mudanças importantes, particularmente para o ensino de física. No novo currículo são contemplados conteúdos referentes à física moderna e discussões sobre cosmologia e movimento dos astros e não prioriza mais a matematização. Outro aspecto bastante relevante é a valorização da abordagem histórica dos conceitos científicos.

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20 a 25 de janeiro de 2013

No entanto, estas mudanças trouxeram discussões entre os professores de física da rede estadual de ensino, já que os conteúdos incluídos não fazem parte de seus planejamentos de ensino utilizados durante anos. Além disso, grande parte dos professores de física é formada em outras áreas, ou seja, apresentam dificuldades para lidar com determinados conteúdos e não sabem como implementar estas inovações curriculares em sala de aula.

Diante deste quadro, estamos elaborando um projeto, que tem como público alvo professores que atuam no ensino de física, a fim de trabalhar os conteúdos e diferentes formas de abordagens em sala de aula. Para isso, dividimos a elaboração do projeto em etapas. Nesta etapa inicial, decompomos o currículo mínimo de física em partes, de acordo com séries e bimestres e realizamos revisões bibliográficas sobre os diferentes temas presentes no currículo. As revisões pautaram-se sobre concepções alternativas ligadas aos determinados conteúdos e sobre possibilidades de abordagens presentes na literatura.

Apresentaremos nesta comunicação a revisão bibliográfica sobre concepções alternativas a respeito do tópico de cosmologia e movimento dos astros e possibilidades de abordagens em sala de aula.

## Novo currículo mínimo do Rio de janeiro: o estudo da Cosmologia e Movimento dos astros

Cosmologia e Movimento constituem-se o primeiro tema apresentado no novo currículo mínimo do estado do Rio de Janeiro. O termo cosmologia refere-se à ciência que estuda a estrutura (a forma e organização da matéria no universo), a evolução (diferentes fases pelas quais o universo passou), e a composição (buscase saber do que é feito o universo). E o termo movimento esta relacionado a aspectos astronômicos como o movimento dos planetas, lua, outros astros e suas consequências.

Este tema deve ser trabalhado com alunos da primeira série do ensino médio e no primeiro bimestre, na tabela 1 são apresentadas as habilidades e competências relacionadas a este tema presentes no currículo mínimo.

Tabela 1 - Competências e habilidades do primeiro bimestre da primeira série do ensino médio do currículo mínimo do estado do Rio de Janeiro

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eclipses, marés etc.).

- · Reconhecer ordens de grandeza de medidas astronômicas.
- · Compreender a relatividade do movimento.
- · Compreender fenômenos naturais ou sistemas tecnológicos, identificando e relacionando as grandezas envolvidas.
- · Compreender os conceitos de velocidade e aceleração associados ao movimento dos planetas.
- · Reconhecer o caráter vetorial da velocidade e da aceleração.

De acordo com os elaboradores do currículo o tema cosmologia é fundamental e foi escolhido para ser o primeiro a ser abordado no ensino médio, pois este estudo permite tratar de assuntos contemporâneos sem ser necessário estudar toda a física clássica para abordá-los, como comumente era feito (SEEDUC, 2012).

## Revisão bibliográfica: concepções alternativas sobre cosmologia e movimento

- O termo 'concepção alternativa' faz referência a uma idéia sobre determinado fenômeno natural previamente concebida por alunos e/ou professores e que é posteriormente trazida para a sala de aula. Na literatura também podem ser identificados outros termos com significados semelhantes: 'conceitos intuitivos', 'concepções espontâneas', 'idéias ingênuas', 'concepções prévias', 'pré-conceitos' e 'idéias de senso comum' (Langhi e Nardi, 2000).

Apesar de extensa a literatura internacional sobre concepções alternativas, Buscamos em nossa revisão identificar o que tem sido publicado sobre este assunto no cenário brasileiro. Para isso revisamos em todos os números das revistas A Física na Escola, Revista Brasileira de Ensino de Física, Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Revista Ensaio, Revista Ciência e Educação, Revista Alexandria e Revista Latino-americana de educação em astronomia. E dos anais do Simpósio Nacional de Ensino de Física e do Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de Física, sobre concepções alternativas em cosmologia e movimentos dos astros e abordagens em sala de aula.

Para melhor análise dos trabalhos os dividimos entre aqueles que averiguam concepções alternativas de professores de ciências e aqueles relacionados às concepções alternativas de alunos, distribuídos entre as revistas e anais de eventos, a revisão totalizou 13 trabalhos, conforme apresentado na tabela 2.

Tabela 2 - Distribuição do número de trabalhos sobre concepções alternativas entre alunos e professores

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Percebemos que a análise de concepções alternativas em revistas e anais de congressos do contexto nacional encontra-se distribuídos uniformemente entre as concepções de alunos e dos próprios professores de ciências. A seguir, especificaremos estes trabalhos.

## Concepções Alternativas de Professores

Dentre os sete trabalhos a cerca das concepções alternativas sobre cosmologia ou movimento dos astros de professores, três foram realizados com professores de ciências do ensino fundamental da rede pública de ensino, um investigou as concepções de professores do ensino fundamental e do curso normal, um com professores que atuam com públicos diversificados e dois realizados na formação inicial de professores.

Analisando primeiramente os trabalhos com professores de ensino fundamental, encontramos a pesquisa de Trevisan e Puzzo (2007), que buscou identificar as concepções alternativas relativas ao conteúdo de fases da lua e eclipses, os dados obtidos a partir de entrevistas semi-estruturadas e da análise comparativa com outros resultados da literatura mostraram que os professores apresentam dificuldades para compreender a causa da mudança das fases da lua, acreditam que a lua possui infinitas fases e confundem as posições da lua cheia e da lua nova em relação à posição do sol e entre fases da lua e estações do ano.

- Já no trabalho de Langhi e Nardi (2010), o objetivo foi compreender as concepções alternativas dos docentes sobre tópicos de astronomia, a partir da análise do discurso realizada através de entrevistas semi-estruturadas. Os resultados demonstraram que os professores de ciências apresentam dificuldades para explicar a sucessão de dias e das noites e compreendem as estações do ano como a variação de distância da terra em relação ao sol ou a mudança do clima.
- O último trabalho identificado nesta revisão sobre as concepções de professores do ensino fundamental versou sobre tópicos de astronomia, a identificação das concepções foi realizada através de um questionário Após as análises pode-se constatar que há uma grande dificuldade dos professores em vários aspectos em relação à astronomia, é maioria a concepção geocêntrica do universo e concepções superficiais sobre a construção do calendário (Costa e Coimbra, 2005).

Outro trabalho identificado foi realizado não apenas com professores de ensino fundamental, mas também com alunos do curso normal, durante cursos de extensão, voltados à formação continuada e inicial. Uma das etapas do curso foi a investigação de concepções alternativas a respeito de diversos tópicos da física dentre eles os movimentos da terra e suas consequências. Com uso de um questionário contendo questões discursivas e de múltipla escolha os autores puderam verificar as concepções dos professores sobre este tópico. A partir das análises pode-se constatar que a maioria das dúvidas e concepções distorcidas ocorrem em relação às estações do ano, já que os participantes atribuem este fenômeno ao movimento de translação e a distância entre a terra e o sol (Huguenin et. al , 2009).

Outro trabalho identificado foi realizado com professores da educação básica de diferentes áreas e com públicos de ensino fundamental, médio, EJA e educação especial, buscou verificar as concepções referentes à astronomia. Os resultados

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obtidos a partir da análise quantitativa dos questionários mostraram que os professores apresentam grandes dificuldades para definir planeta, cometa, asteroide, meteoros e galáxias e não conseguiram explicar como ocorrem os eclipses, estações do ano, solstício e equinócio (Gonzaga e Voelzke, 2011).

Em relação aos trabalhos realizados com futuros professores, encontramos o trabalho de Saraiva, Silveira e Steffani (2011), que averiguou, por meio de teste de múltipla escolha, as concepções de estudantes de física sobre as fases da Lua. Os resultados mostraram, assim como outros pesquisados na literatura internacional, que as maiores dificuldades dos alunos sobre o tema fases da lua dizem respeito a relacionar a fase que a Lua apresenta com a sua posição no céu em determinada hora e também para a explicação do eclipse para a causa da lua nova.

Já o trabalho de Pedrochi e Neves (2005) também realizado na formação inicial de professores de física e no bacharelado em física, buscou identificar concepções alternativas dos alunos sobre alguns tópicos de astronomia. Com a utilização de um questionário os autores verificaram que os alunos apresentam bastante dificuldades para a compreensão das estações do ano, das fases da lua e acreditam que os movimentos da terra são ocasionados pelo vento. Além disso, os autores também constataram que os licenciandos visões geocêntricas.

## Concepções Alternativas de alunos

A revisão da literatura também apresentou trabalhos realizados com alunos sobre concepções relacionadas à cosmologia ou movimento dos astros, as investigações foram realizadas com diferentes públicos. Três deles no ensino fundamental, dois com alunos do ensino médio e um com o público da EJA.

Dentre os trabalhos revisados referentes às concepções dos alunos do ensino fundamental, encontramos o trabalho de Morais et al (2005) que teve como objetivo principal a identificação das concepções prévias dos educandos com respeito à origem do universo. Através da análise escrita das respostas e de desenhos dos alunos foi possível apurar que a maioria dos alunos apresentou uma visão présocrática, e a minoria demonstrou concepções compatíveis com o sistema planetário e de big bang . Quanto ao final da existência do universo, a maioria pensa o universo como infinito. Além disso, os alunos apresentam uma visão geocêntrica do universo. O trabalho de Scaranci e Pacca (2006), esteve relacionado com o tema movimento dos astros e buscou averiguar as concepções de alunos da quinta série sobre a sucessão dia-noite, a translação da terra, o sistema terra-sol-lua e estações do ano. Como resultados mais relevantes pode-se notar que os estudantes relacionam as estações do ano a diferenças de temperatura ou a distância entre o apogeu e o perigeu terrestre. Já com relação aos movimentos lunares, os alunos, em geral acreditam que esta revoluciona diariamente em torno da terra e no que se refere às fases da lua as explicam por meio de sombras pela Terra ou pelo sol. O terceiro artigo encontrado na revisão com alunos do ensino fundamental, versou sobre suas concepções a respeito das fases da lua. As análises mostraram que os alunos confundem o fenômeno da formação das fases da Lua com o fenômeno da formação dos eclipses lunares, outros desconhecem o motivo do fenômeno (Iachel, Langhi e Scalvi, 2008)

Já as concepções alternativas de alunos de nível médio foram alvos do trabalho de Iachel (2011), que averiguou concepções destes alunos a respeito das estrelas. Com base na análise de conteúdo dos questionários aplicados, foi possível

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perceber que vários estudantes possuem dificuldade em elaborar um modelo explicativo sobre o funcionamento de uma estrela; são poucos os que dizem que as estrelas possuem certo tempo de existência; alguns alunos as imaginam com pontas; poucos reconhecem que uma estrela é formada por uma massa de gás. E também do trabalho de Oliveira e Voelzke (2007), que realizou uma pesquisa a respeito de assuntos relacionados à cosmologia e ao movimento dos astros, a partir de formulário com questões de múltipla escolha, os resultados mostraram que os alunos apresentam dificuldades no entendimento da sucessão de dias, das estações do ano e poucos relacionaram o big bang à origem do Universo.

O único identificado em nossa revisão a cerca das concepções de alunos da EJA sobre conceitos relativos à Lua foi realizado por Andrade, Neuberger e Araújo (2004), no qual os autores investigaram por meio de um questionário como os alunos percebiam certos fenômenos astronômicos. Os resultados foram considerados preocupantes, já que em questões que pediam aos alunos envolvidos na pesquisa que explicassem o porquê das fases da lua, nenhum aluno conseguiu responder. Alguns deles apenas conseguiram identificar os nomes que representam as diferentes aparências apresentada pela lua durante o mês. Uma questão que também não obteve nenhum acerto foi a que se pedia um desenho mostrando o tamanho relativo entre o sol, terra e lua. A lua, em geral foi considerada como constituída por vento ou por gelo, ou algo que não poderia ser apalpável. Além disso, os alunos não percebem que existe um continuo entre uma fase e outra.

## Revisão Bibliográfica: abordagens em sala de aula do conteúdo de cosmologia

Em relação à revisão sobre abordagens para o tema de cosmologia e movimento dos astros em sala de aula foram identificados dois trabalhos que relatam formas inovadoras de abordagens.

O primeiro deles, foi realizado com alunos do ensino fundamental e versou sobre tópicos de astronomia. Embasados pela abordagem sócio-cultural de Vygotsky, Caetano e Aguiar (2008), descrevem um dos planejamentos de ensino aplicado com este público. A atividade consistia em examinar sombras projetadas em um globo terrestre devidamente orientado ao Sol, no pátio da escola. Para o andamento do planejamento a professora abordou a questão da dinâmica da produção e movimentos das sombras, a partir de situações do cotidiano que remetiam aos elementos luz e sombras. Com o uso de um gnomo a professora propiciou aos estudantes momentos de observação e reflexão, a partir de questionamentos. Além disso, também foram utilizadas bolas de isopor representando o globo terrestre para que pudessem observar a projeção da luz do sol sobre o modelo. A partir deste momento, foram trabalhados conceitos relacionados à astronomia. A professora utilizou os seguintes problemas para que os alunos pudessem refletir: sendo essa bola de isopor a representação da Terra, em que parte do nosso planeta é dia ou noite? Se colocarmos quatro alfinetes em pontos diferentes dessa bola, como será projetada a sombra de cada alfinete e por quê? A situação permitiu não apenas aplicar o modelo de representação da terra e da projeção das sombras sobre sua superfície terrestre, mas também dos movimentos da terra e/ou do movimento relativo do sol.

O outro trabalho identificado foi realizado com alunos de ensino médio fruto de um trabalho de extensão de alunos da licenciatura em física. As atividades

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planejadas contava com apoio de uma abordagem histórica dos conceitos. Além disso, a proposta contemplava atividades práticas e observacionais (Mota, Bonomini, Rosado, 2009).

## Considerações Finais

Apresentamos neste trabalho uma revisão bibliográfica a respeito de concepções alternativas sobre conteúdos de cosmologia e movimento dos astros e também sobre abordagens em sala de aula destes temas, a fim de subsidiar um projeto de formação continuada, em andamento, para professores de física de um município do norte do estado do Rio de Janeiro, com o objetivo de contribuir com a implementação do novo currículo mínimo.

Na revisão sobre as concepções alternativas foi possível perceber que houve uma distribuição homogênea entre investigações sobre concepções de professores e alunos. Entretanto, a maioria das investigações incidiram sobre o movimento dos astros, ou seja, a astronomia. A partir da revisão pode-se notar que tanto professores em formação inicial ou continuada quanto alunos, seja eles de ensino fundamental, médio ou EJA apresentam dificuldades para a compreensão de fenômenos como a sucessão de dias e noites, fases da lua, estações do ano, eclipses, estrelas e relacionados à cosmologia.

A revisão sobre abordagens destes temas em sala de aula identificou apenas dois trabalhos, demonstrando desta forma, a necessidade de mais trabalhos com planejamentos inovadores para que outros professores possam abordar estes tópicos no ensino.

Portanto, a partir destas revisões podemos perceber que o cenário da educação brasileira sinaliza para a incorporação de estudos relacionados à cosmologia e movimento dos astros tanto na educação básica quanto na formação inicial e continuada de professores de ciências diante das inúmeras dificuldades relatadas relacionadas a estes temas.

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