OPINIÕES DOS ESTUDANTES SOBRE O USO DA HISTÓRIA DA CIÊNCIA NO ENSINO DE FÍSICA: POSSÍVEIS CONCEPÇÕES E REFLEXÕES PARA UM PROJETO DE PESQUISA

## OPINIÕES DOS ESTUDANTES SOBRE O USO DA HISTÓRIA DA CIÊNCIA NO ENSINO DE FÍSICA: POSSÍVEIS CONCEPÇÕES E REFLEXÕES PARA UM PROJETO DE PESQUISA

Alessandro Luiz de Lara¹, Murilo Ricardo de Lima , Danilo Ricardo Paes Silva³, 2 Angela Emilia Almeida Pinto ,Hideraldo Corbolin Guedes 4 5

- 1 UTFPR/Departamento Acadêmico de Física, alellara@hotmail.com
- 2 UTFPR/Departamento Acadêmico de Física, murilo.625@gmail.com
- 3 UTFPR/Departamento Acadêmico de Física, danilo\_rpaes@hotmail.com
- 4 UTFPR/Departamento Acadêmico de Física/angelae@utfpr.edu.br
- 5 Colégio Estadual do Paraná, hideguedes@yahoo.com.br

## Resumo

Este trabalho está inserido no âmbito do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência (PIBID), financiado pela CAPES. O trabalho com temática em inserção da História da Ciência (HC) em aulas de Física para estudantes do ensino médio está sendo desenvolvido no Colégio Estadual do Paraná, em Curitiba. Demos início as nossas atividades com um questionário para levantar o perfil dos estudantes. A seguir, foi aplicado um questionário em escala Likert para duas turmas do 3º ano do ensino médio, com o objetivo de levantar as opiniões e expectativas dos estudantes em relação ao uso de HC em aulas de Física. São discutidas a confiabilidade e a validação de construto deste questionário. A partir de uma análise estatística, as questões foram reagrupadas em onze fatores, onde os resultados foram obtidos a partir do estudo e análise desses fatores. Os resultados mostram que os estudantes conhecem bem alguns conceitos de física clássica, mas ignoram a história sobre a evolução dos conceitos da física, e desconhecem os principais fatos históricos sobre cientistas famosos como Aristóteles, Galileu e Newton. Verifica-se uma abertura para a inserção de HC nas aulas de física, mas recomenda-se cuidado na abordagem de tópicos de física moderna. Ao se pretender realizar analogias dos conceitos de física moderna com os equipamentos tecnológicos atuais, percebemos que a aula deverá ser bem planejada e conduzida. Pretende-se dar continuidade a este trabalho fazendo intervenções em sala de aula utilizando uma metodologia que considere todos os resultados relevantes encontrados nessa pesquisa preliminar.

Palavras-chave : História da ciência, questionário sobre opiniões, PIBID

## Introdução

A preocupação com a utilização da história da ciência remete-se a segunda década do século passado, com discussões acaloradas no Journal Chemical Education , em função do diagnóstico que o ensino de ciências estava decaindo e precisava de uma nova motivação, tanto para os estudantes como para os professores. Em um dos textos publicados, o químico Wilhelm Ostwald comenta que uma das maiores falhas da educação cientifica da época, era a de não mostrar aos jovens os processos históricos que são base para as revoluções cientificas que tivemos. Indo para o mesmo caminho, Ernest Mach coloca o conhecimento histórico como forma de tomar contato com novas visões e juízos de conceitos que atualmente são descritos de maneira diferente. Essa preocupação acelera-se com o final da segunda guerra mundial, evidenciando na formulação dos projetos de ensino de física, (PSSC, Harvad e etc). Neste havia em sua comissões de organização,

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20 a 25 de janeiro de 2013

além de físicos, profissionais da área de educação a presença constante de um estudioso da História da ciência (PERREIRA & SILVA, 2009).

No Brasil, os projetos educacionais para o ensino de física, como o PEF, PBPF e GREF, também levaram em conta a utilização de fatos históricos no decorrer das aulas. Nos materiais didáticos da época começa a surgir os famosos quadros de curiosidade sobre o conceito baseados na HC. No caso das apostilas do PEF, existia uma parte reservada a história do que estava sendo passado assim como uma análise um pouco mais detalhada desses fatos. Com as reformulações do ensino e a produção de documentos oficiais mais apurados na década de noventa, encontramos um possibilidade de aplicação da HC no novo perfil de aprendizagem:

O sentido do aprendizado na área, uma proposta para o Ensino Médio que, sem ser profissionalizante, efetivamente propicie um aprendizado útil à vida e ao trabalho, no qual as informações, o conhecimento, as competências, as habilidades e os valores desenvolvidos sejam instrumentos reais de percepção, satisfação, interpretação, julgamento, atuação, desenvolvimento pessoal ou de aprendizado permanente, evitando tópicos cujos sentidos só possam ser compreendidos em outra etapa de escolaridade. (BRASIL,1999)

Com essa visão de formar um indivíduo com um senso critico mais apurado, a análise e informação de dados históricos e sua repercussão trona-se parte essencial na formação deste. Colocado essas condições iniciais, o campo de pesquisa para a utilização dessa metodologia torna-se extremamente fértil, porém a aplicação deste ainda encontra-se em processo de amadurecimento na sala de aula. Como explicitado por Neves (1998):

O que temos visto nas últimas décadas é a ciência sendo apreendida como um dado e não como uma possibilidade de construção e integração com as demais ciências e com necessidades diárias do cidadão comum. Assim, currículos progressistas, órfãos de mudanças político-econômicas também necessárias assim como o aval de uma comunidade científica desinteressada pelos problemas da educação, acabam sendo relidos, quando muito, sob a ótica de uma ciência como descoberta , onde reduzimos sua essência quase à crença religiosa, no sentido de uma verdade absoluta, imutável. (NEVES, 1998)

Ao analisarmos a literatura, encontramos diversas vantagens na utilização da HC, algumas delas: (i) Utilizar a HC para evidenciar disputas conceituais ocorridas na construção da ciência, (ii) trabalhar determinados obstáculos epistemológico e caixas pretas no ensino, (iii) oportunizar discussões sobre a construção de conceitos científicos, ( iv ) mostrar a ciência com um construção humana, conservando diferentes aspectos da sociedade em questão , ( v ) ser um agente na educação cientifica e ( vi ) abrir possibilidades a imaginação dos estudantes (MONTEIRO & NARDI, 2007). Assim como diferentes formas de aplicação: uso de textos originais, experimentos históricos, utilização de espaços não formais e materiais interdisciplinares e de divulgação cientifica.

Dentro dessa esfera de desconhecimento existe um ambiente de ensinoaprendizagem que não consegue unir os fatos do cotidiano e as informações que ela transmite aos sujeitos: a sala de aula. Durante mais de uma década, nosso estudantes são bombardeados de informações desde mecânica básica, celeste até bases de eletromagnetismo e não conseguem relacionar estes conceitos ao funcionamento de um simples GPS.

- O ambiente descontextualizado da sala de aula ainda colabora com a formação de um clichê sobre a ciência e sobre como se processa a criação de novas

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tecnologias. E nesse ponto o ensino de física se revela mais traiçoeiro: aos estudantes são impostos teoremas, conceitos, equações e leis que parecem surgir do nada, ou melhor, da mente brilhante de um cientista, e distante da realidade que ele vive. A visão difundida de cientista com um ser entre o limiar da loucura com a razão, com seu jaleco branco, de aparência descuidada e hábitos extravagantes povoa a mente dos estudantes que enxergam todos os conceitos apresentados como obra de sorte ou da genialidade de apenas uma pessoa.

Dessa forma, este trabalho propõe a utilização da história e filosofia da ciência como uma forma de articular conhecimentos teóricos com o cotidiano, uma maneira de apresentar os conceitos e leis da física aos estudantes e ainda como um agente da chamada alfabetização cientifica. Esse trabalho também busca conhecer as concepções prévias dos estudantes, sobre a utilização da história da ciência (HC) nas aulas de física, fundamentado nas contribuições que a literatura indica para essa metodologia para o ensino dessa disciplina.

## Metodologia

A pesquisa foi realizada no Colégio Estadual do Paraná, centro de CuritibaPR, em duas turmas do terceiro ano do ensino médio, do turno da manhã. Num primeiro momento, levantou-se o perfil dos estudantes por meio de aplicação de um questionário social, com informações a respeito da escolaridade, tipo de escola que frequentou até o momento e alguns dados básicos como sexo e idade.

Paralelamente, aplicamos um questionário de opiniões e expectativas sobre a inserção da HC nas aulas de Física, em escala Likert, com seis níveis de resposta: 1 (discordo totalmente), 2 (discordo), 3 (discordo pouco), 4 (concordo pouco), 5 (concordo) e 6 (concordo totalmente). O questionário era constituído por 39 (trinta e nove) questões ao todo, distribuídas em seis fatores preliminares: associação cronológica sobre cientistas; interesse em conhecer fatos históricos sobre Física; interesse em conhecer fatos históricos sobre ciência; contribuições da História da Ciência nas relações entre tópicos de Física e fenômenos do dia-a-dia; compreensão dos estudantes sobre física clássica; compreensão dos estudantes sobre física moderna.

Avaliaram-se os valores obtidos para a confiabilidade e a validade de construto do questionário em escala Likert com o apoio do software SPSS Statistic Standart, versão 20.0, IBM.

A confiabilidade corresponde ao grau de coerência com o qual se mede a homogeneidade do instrumento de medição. Assim, analisou-se a consistência interna do questionário através do valor total do alfa de Cronbach.

De posse dos resultados preliminares espera-se ter condições de avaliar o próprio instrumento de pesquisa, as ações futuras a serem realizadas por este grupo na escola, quais assuntos de História da Ciência poderão ser abordados em nossas intervenções, de forma a permitir maior interesse e motivação dos estudantes, e de que forma poderemos aplicar essas intervenções.

## Apresentação dos Dados e Analise dos Resultados

Este trabalho foi realizado com 2 (duas) turmas de terceiro ano do ensino médio de Física do Colégio Estadual do Paraná, num período de três meses (abril,

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maio e junho de 2012). Eram turmas mistas com 29 estudantes cada turma, num total de 58 estudantes, sendo composta por 35,5% de estudantes do sexo masculino e 65,5% do sexo feminino, com idade variando de 16 a 18 anos, onde 98,10% fizeram o 1º e 2º anos do ensino médio em escolas publicas.

As questões (itens) do questionário em escala Likert, são mostradas na tabela 1.

Tabela 1 : Questionário de concepções prévias, em escala Likert.

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- 33. Em um motor de combustão interna nem toda a energia potencial do combustível é transformada em energia cinética para o veículo.
- 34. A energia elétrica utilizada em nossas residências nunca é gasta, ela apenas é transformada em outras formas de energia.
- 35. Para o mundo visível as leis da mecânica básica são o suficiente para descrevermos e estudarmos os fenômenos em geral.
- 36. A física moderna se concentra nos universos do mundo grande e do muito pequeno.
- 37. A física moderna possui dois pilares: a mecânica quântica e a relatividade.
- 38. A mecânica quântica estuda o mundo de partículas elementares que formam todos os objetos do universo.
- 39. Em grande escala não podemos observar os fenômenos da mecânica quântica.

Estes itens do questionário procuram diagnosticar a opinião dos estudantes sobre a aplicação do conteúdo de Historia da Ciência no plano de aula e pesquisar o conhecimento do estudante sobre o tema.

## Estudo da confiabilidade

A consistência interna, medida pelo alfa de Cronbach, verifica se todos os itens da escala (questões) são consistentes entre si. Seu valor varia numa escala de 0 a 1. Ela também está relacionada com a fidedignidade ou precisão da medida, sendo que um alto valor da consistência interna (próximo de 1) indica que o instrumento mede com pouco erro. Valores acima de 0,7 são indicativos de uma boa consistência interna para o uso da escala numa investigação preliminar (MAROCO & GARCIA-MARQUES, 2006).

A confiabilidade do questionário foi determinada a partir do cálculo do alfa de Cronbach para o conjunto das 39 questões aplicadas, obtido segundo a expressão abaixo:

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onde k é o número de itens, é a medida de variância no enésimo item e é a variância total do questionário.

Feita a análise estatística é possível ver o resultado na tabela 2.

Tabela 2 : Alfa de Cronbach

Aparecem 35 questões das 39 iniciais no número de itens porque foram desconsideradas algumas questões mediante a divisão de fatores fornecida pelo próprio software estatístico.

Para a nossa escala reduzida, com os 35 itens restantes, encontramos o coeficiente alfa de Cronbach igual a 0,886 que indica uma escala de alta consistência interna.

## Validação de construto

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A matriz de componentes fatoriais rotacionadas definiu as cargas fatoriais da maior parte das questões. Utilizando o critério para a retenção dos fatores com valores mínimos de 0,40 verificou-se uma identidade conceitual (SCHEIER; CARVER; BRIDGES, 1994). A análise fatorial, com rotação varimax, revelou onze fatores, pelo critério de Kaiser (vide Tabela 3).

Tabela 3 : Matriz de Cargas Fatoriais

A partir da análise fatorial fornecida pelo programa, observamos que algumas questões não foram agrupadas em nenhum fator (11, 37 e 38), e a questão 24 aparecia sozinha num único fator. Desta forma, não foram consideradas na análise dos dados. O programa reorganizou as questões nos seguintes fatores:

- · Motivação da aprendizagem de Física com a inserção de conteúdos históricos e através do estudo da vida e das obras dos cientistas (F1);
- · Compreensão dos estudantes sobre física clássica, física moderna e seus precursores (F2);
- · Contribuições da HC nas relações entre tópicos de Física e fenômenos do dia-adia (F3);

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- · Associação cronológica sobre cientistas e o impacto de suas descobertas na evolução científica e tecnológica (F4);
- · Conhecimento sobre Física Clássica (F5);
- · Inventos e desenvolvimento tecnológico na era da física clássica (F6 e F7);
- · Associação correta de inventos como pertencentes à era da física clássica e à era da física moderna (F8);
- · Importância do conhecimento da História da Ciência para a melhoria das condições de vida da humanidade (F9);
- · Visão sobre os cientistas e suas descobertas (F10);
- · Compreensão de conceitos atribuídos à física clássica e à física moderna (F11).

Através da análise das medidas de tendência central para cada questão, e entendendo os novos fatores como o reagrupamento das questões pelo programa, com base nas respostas dos alunos, podemos realizar algumas ponderações.

Com relação à motivação da aprendizagem de Física com a inserção de conteúdos históricos e através do estudo da vida e das obras dos cientistas, é possível verificar que há uma opinião positiva por parte dos estudantes, entretanto, verifica-se uma hesitação dos mesmos com relação à pergunta 3 sobre os estudos de Galileu.

Boa parte dos estudantes entende bem os conceitos de física clássica (F3, F5 e F9), e concordam com a importância do uso da HC no estudo das relações entre a Física e fenômenos do dia-a-dia, mas demonstram insegurança quanto aos conceitos de física moderna, o que é perfeitamente compreensível pelo tipo de ensino de física que se pratica na escola (puramente física clássica).

Os estudantes se mostram inseguros sobre as questões sobre Newton e Aristóteles (F4, F6, F7 e F10). Podemos especular que a abordagem histórica da física clássica não é comum nas aulas, ou mesmo que os estudantes não tem o hábito da leitura sobre HC, mas se saem bem na compreensão de assuntos da física clássica.

Eles conseguem fazer a associação correta de inventos como pertencentes à era da física clássica e à era da física moderna (F8), mas ainda assim ficaram inseguros na única pergunta conceitual sobre física moderna, de novo.

Por fim, os estudantes concordam que é importante conhecer a HC para a melhoria de vida da humanidade, mas não fica claro o que eles entenderam por interferência da sociedade na produção científica, onde houve um grande nível de concordância.

## Considerações Finais

Com a análise e validação dos questionários aplicados podemos obter uma visão das opiniões dos estudantes sobre o uso e a importância do conhecimento a respeito história da ciência. Em linhas gerais ficou claro que os estudantes conhecem bem alguns conceitos de física clássica, mas ignoram a história sobre a evolução dos conceitos da física, e desconhecem os principais fatos históricos sobre cientistas famosos como Aristóteles, Galileu e Newton.

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Pudemos verificar uma abertura para a inserção de HC nas aulas de física, mas os tópicos de física moderna deverão ser trabalhados com muito cuidado e preparo, pois ao mesmo tempo em que os estudantes se sentem atraídos pelo tema, se sentem inseguros com esta abordagem. Ao se pretender realizar analogias dos conceitos de física moderna com os equipamentos tecnológicos atuais, percebemos que a aula deverá ser bem planejada e conduzida.

A partir de agora daremos início ao planejamento das intervenções nas aulas do professor de Física, e deveremos encontrar um ambiente favorável a discussões sobre diversos temas, já que muitos estudantes possuem percepções da delicada relação entre sociedade e ciência, que tanto influencia nosso cotidiano. Outro ponto favorável é a disposição tanto do professor regente da turma como da diretora do colégio, que durante entrevista mostrou-se receptiva ao desenvolvimento de atividades desse tipo tanto dentro da escola com em espaços externos, seja formais ou não formais de ensino.

Quanto ao instrumento de pesquisa, apresentou um valor alto de confiabilidade, mas mostrou-se extenso e abriu margem para muitas categorizações que poderiam ser reagrupadas com uma melhor reelaboração das perguntas, um provável desafio para os próximos trabalhos. Mesmo assim, revelou-se um instrumento de captação e levantamento de opiniões dos estudantes eficiente.

## Referências

BRASIL, MEC/SEB. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino Médio. Brasília: Ministério da Educação, 1999.

MAROCO, J.; GARCIA-MARQUES, T. Qual a fiabilidade do alfa de Cronbach? Questões antigas e soluções modernas? Instituto Universitário de Ciências Psicológicas, Sociais e da Vida (ISPA), Laboratório Psicologia, Portugal, 4, 65-90, 2006. Disponível em:

http://repositorio.ispa.pt/bitstream/10400.12/133/1/LP%204(1)%20-%2065-90.pdf. Acesso em 25/07/2012.

MONTEIRO, M.A. NARDI, R. A utilização da história da ciência no ensino de física: investigando o contexto da construção do espectroscópio de chamas . XVII Simpósio Nacional de Ensino de Física, São Luiz do Maranhão,2007.Disponível em:&lt; http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xvii/atas/resumos/T0039-1.pdf&gt; Acesso em 13 de julho 2012.

NEVES, M.C.D. A História da Ciência no Ensino de Física. Revista Ciência e Educação . 5(1) UNESP, São Paulo, 1998.

PERREIRA,C.L.N. SILVA, R.R. A história e o ensino de ciências . Revista Virtual de Gestão de Iniciativas Sociais. Março, 2009. Disponível em: &lt;http://www.ltds.ufrj.br/gis/a\_historia.htm&gt; Acesso em 13 de julho 2012.

SCHEIER, M. F.; CARVER, C. S.; BRIDGES, M. W. Distinguishing optimism from neuroticism (and trait anxiety, self-mastery, and self-esteem): a reevaluation of the life orientation test . Journal of Personality and Social Psychology, Arlington, v. 67, n. 6, p. 1063-1078, Dec. 1994.

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