ANÁLISE E SUGESTÕES DAS FIGURAS DO CONTEÚDO DE ASTRONOMIA EM MATERIAL DIDÁTICO

## ANÁLISE E SUGESTÕES DAS FIGURAS DO CONTEÚDO DE ASTRONOMIA EM MATERIAL DIDÁTICO

## Valter Araujo , Ariane Braga Oliveira¹, Alberto Luís Dario Moreau¹, Vicente 1 Pereira de Barros¹.

## Resumo

Este trabalho é baseado num projeto de iniciação científica no qual realizamos um estudo em cima de material didático do ensino fundamental, buscando sequências didáticas que contenham figuras icônicas que levem o aluno a ter concepções alternativas sobre os fenômenos cotidianos, ligados à Astronomia. O material em foco neste estudo é o caderno do aluno distribuído pela rede publica de ensino do estado de São Paulo para os alunos do ensino fundamental, no qual analisamos suas figuras. Sabe-se que, se estas últimas não forem bem planejadas e construídas, elas podem reforçar concepções alternativas fazendo com que não atinjam os objetivos para os quais foram confeccionadas. O caderno analisado foi o de ciências, 7° série, volume 3. Analisamos a proporcionalidade do tamanho entre os planetas e o Sol, a perspectiva das órbitas da Terra e da Lua e algumas falhas na edição das figuras que podem levar a erros conceituais. Comparamos este estudo com trabalhos semelhantes realizados na década passada, e sugerimos reformulações de seus desenhos.

Palavras-chave : concepções alternativas; material didático; Astronomia.

## INTRODUÇÃO

A Astronomia está presente na construção do conhecimento humano desde a antiguidade. Descobertas arqueológicas mostram evidências de observações em povos pré-históricos e, desde então, o céu serviu para diversas funções que vão do misticismo até a contagem do tempo.

As observações dos fenômenos astronômicos e a tentativa de descrevê-los fez com que os conhecimentos em Astronomia evoluíssem. Nesta tentativa de explicar um determinado fenômeno, pensadores e filósofos da antiguidade criavam conceitos divergentes do que se é aceito cientificamente nos dias atuais. Um exemplo disso é o conceito geocêntrico, em que acreditavam que o Sol girava em torno da Terra (Langhi 2005).

Estas concepções que os filósofos e cientistas do passado possuíam ainda estão presentes nos discursos dos alunos ao tentarem explicar algum fenômeno astronômico.

Estes conhecimentos, divergentes do que é aceito cientificamente, que os alunos trazem com eles quando chegam à escola, foram adquiridos no decorrer de suas vidas e estão ligados a cultura, ao meio em que cresceram e a influência que este teve em seu desenvolvimento. Isto é o que chamamos de concepções alternativas.

De acordo com os PCN (BRASIL, 1997) esses conhecimentos ficarão incutidos no estudante se não lhe forem mostradas outras opções, ou modelos, que expliquem o conhecimento cientifico de uma maneira que possa ser compreendido pelo estudante.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

20 a 25 de janeiro de 2013

## OBJETIVOS

- - Identificar no caderno do aluno, distribuído pelo Governo do Estado de São Paulo para os estudantes do ensino fundamental II, conceitos de Astronomia contidos nas imagens que possam levar a concepções alternativas.
- - Analisar as imagens e sugerir alterações que possam auxiliar na melhoria do material didático.
- -Comparar os resultados com trabalhos semelhantes desenvolvidos na década passada e sugerir modificações que levem à sua melhoria.

## REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

## Concepções alternativas e o livro didático como mediador

Para confeccionar um material didático, precisamos entender que o público que irá utilizá-lo está interagindo socialmente e culturalmente com seus pares e, portanto, estão agregando à sua estrutura cognitiva uma série de concepções sobre o meio que os cercam. Nem sempre essas concepções intuitivas convergem às explicações aceitas cientificamente.

- O professor ao planejar suas atividades pedagógicas deve trabalhar com essas concepções intuitivas e colocar essas ideias em conflito com os conceitos adequados. Para Piaget, este processo é motivador para o desenvolvimento intelectual. Com isso, os alunos podem conseguir aproximar suas próprias ideias das concepções científicas, já que, não existe uma substituição de concepções espontâneas pelas ideias científicas, e sim, transformações e rupturas das ideias alternativas passando por um período de adaptação e organização do conhecimento na estrutura cognitiva do aluno (Piaget, 1976).

A construção do material didático, que será entregue ao estudante e ao professor, deve levar em conta que o aluno que vai recebê-lo possui concepções que nem sempre estão de acordo com o que é aceito cientificamente hoje e, por este motivo, este mesmo material deve ser produzido de maneira que induza ideias intuitivas dos alunos e, ao mesmo tempo, mediador entre o sujeito e os conceitos científicos.

A preocupação com a qualidade dos livros didáticos tem feito com que vários pesquisadores (Mortimer, 1988; Sponton, 2000) buscassem analisar o conteúdo desses livros, apontando suas deficiências e sugerindo melhorias, para que este material didático seja próximo das demandas social e coerente com as práticas educativas autônomas dos professores. Muitas vezes os professores utilizam o livro didático como única fonte de consulta (Brasil, 1998).

Sabendo desta informação e com o objetivo de homogeneizar, unificar e generalizar a proposta curricular do Estado de São Paulo o Governo lançou o caderno do professor que foi apresentado em 2008 e o do aluno em 2009. Este material foi concebido através de diálogos com seu público alvo, integrando o conteúdo entre as disciplinas e séries.

Neste presente trabalho temos o objetivo de analisar e dar sugestões para a melhoria das figuras apresentadas no caderno do aluno. Este último trabalha com astronomia, usaremos as sugestões apontadas por Langhi e Nardi em um trabalho

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

no qual foram levantadas as principais concepções alternativas em astronomia de professores e alunos da rede pública (Langui e Nardi 2005). Verificou-se que as concepções alternativas mais comuns foram: atribuir a ocorrência das estações do ano como uma função da distância da Terra em relação ao Sol durante o movimento de translação; uma visão geocêntrica do Universo devido ao movimento aparente do Sol, dando a impressão que este gira em torno da Terra; identificar o movimento da Terra como dois movimentos independentes - um de translação e outro de rotação e não como um único movimento que se subdivide em vários outros. Queremos evitar que as figuras contidas no caderno do aluno passe estas concepções apontadas acima.

## Objetivos do caderno

Movimento de translação da Terra e as estações do ano; o ano e os calendários; o Sol como estrela e as estrelas como sois distantes; o conceito de galáxia. Os objetivos do caderno estão de acordo com a proposta curricular do estado de São Paulo, que deverão ser aplicados no 3º bimestre da 7ª série ou 8º ano do ciclo II do Ensino Fundamental (p.58, Terra e Universo, proposta curricular do estado de São Paulo para o ensino de ciências no ensino fundamental ciclo II, 2008).

## Metodologia

O material escolhido para a análise foi o caderno adotado pelo governo do Estado de São Paulo para o ensino fundamental II. Conforme os PCN é competência da disciplina de ciências abordar o tema Astronomia. O caderno estudado foi o Caderno do aluno, da 7ª série do Ensino Fundamental II, na área de Ciências Humanas e suas Tecnologias (Ciências), volume 3.

Uma vez que este caderno é amplamente utilizado pela rede de ensino público estadual, estimamos que a sua análise seja de grande importância para o ensino de Astronomia.

Analisamos os conceitos de Astronomia abordados nesse caderno fazendo uma comparação da sequência didática adotada com as principais concepções alternativas que os alunos adotam (Langui e Nardi 2005). Dentre os assuntos trabalhados pelo caderno, encontramos itens para serem melhorados em três tópicos:

- i. As proporções de tamanho da Terra em relação ao Sol (p. 7 do caderno).
- ii. O tamanho e a inclinação dos eixos dos planetas (p. 19 do caderno).
- iii. A perspectiva das órbitas da Terra e da Lua (p. 35 do caderno).

Trabalhamos essencialmente com a reedição das figuras ilustrativas dos cadernos que poderiam induzir a uma interpretação alternativa em Astronomia.

## Análise das figuras

De acordo com Vygotsky (1998), o homem não age sem ser por meio de um veículo sígnico, ou seja, o homem para interagir com o mundo se utiliza de mediadores. Estes podem ser do tipo: indiciais (possuem uma relação indireta com o que significa), simbólicos (tem uma relação abstrata com o que significa) e icônicos

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

(possuem relações diretas com o significado e, em geral, ocorrem em forma de desenhos ou imagens). Utilizando esta classificação, pode-se afirmar que as figuras que estão no caderno analisado são do tipo icônicas.

Deve-se lembrar de que figuras se não forem cuidadosamente elaboradas podem levar a formação de conceitos alternativos.

## i-Proporção da Terra em relação ao Sol.

Na página 7, o caderno tem o objetivo de trabalhar o plano da órbita da Terra em torno do Sol. A figura procura nitidamente mostrar que o movimento da Terra ao redor do Sol é praticamente um circulo, devido à sua excentricidade ser muito pequena, aproximadamente 0,02 (Canalle, 2003). A figura 1-A mostra uma representação esquemática desta figura, onde a Terra tem aproximadamente metade do raio do Sol e, portanto, o dimensionamento da Terra em relação ao Sol fica muito marcante na figura, embora os autores tenham se preocupado em representar na legenda que a figura está fora de escala. É importante destacar as dificuldades técnicas em fazer esta representação uma vez que o Sol é aproximadamente 100 vezes maior que a Terra (Trevisan, 1997). Essa figura impressa no caderno faria com que a Terra - em cima de sua respectiva órbita - ao lado do Sol, fosse representada apenas por um ponto, dificultando o entendimento do modelo, conforme indicado na figura 1-B.

Em nenhuma outra parte do caderno é mostrada esta diferença de dimensão, e temos como sugestão que sejam colocadas três figuras nesse tópico: uma primeira semelhante ao que existe no caderno (figura 1-C), mas deixando explícito que existe uma grande diferença entre o tamanho da Terra-Sol, mesmo que fora de escala, pelo menos de dez vezes; uma segunda figura, indicando a diferença real e mostrando parcialmente o tamanho do Sol (figura 1-D); e uma terceira figura na qual são exploradas as distâncias e as dimensões deste sistema com itens que fazem parte do cotidiano do aluno. Utilizamos uma bola de vinil de ~ 70 cm de diâmetro para representar o Sol, e a ervilha, ~ 7 mm, para representar a Terra. O diâmetro do Sol (1.392.000 km) é aproximadamente cem vezes maior do que o da Terra, e o sistema bola-ervilha, por sua vez, também possui esta diferença de dimensão. Para representar a distância Terra-Sol (~ 150 milhões de km) utilizamos um campo de futebol oficial, o qual possui distância entre as marcas de pênalti de aproximadamente 78 metros, que, proporcionalmente, fica próximo da distância representada no sistema bola-ervilha, 75 metros. Desta forma, colocando a bola de vinil na marca de pênalti de um lado do campo, e a ervilha do outro lado, é possível representar com dimensões conhecidas pelo aluno qual é o tamanho e a distância do sistema Terra-Sol.

<!-- image -->

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

<!-- image -->

## ii- Proporção entre os tamanhos dos planetas e eixos de rotação:

Na página 19, o caderno tem como objetivo trabalhar com os planetas do sistema solar, destacando a sua rotação e a sua inclinação axial. A edição da figura representa os planetas com fotos reais, ficando também clara suas diferenças morfológicas e de composição. Todos os planetas estão representados no mesmo tamanho, onde um eixo que passa no seu centro de rotação serve como referência para indicar a sua inclinação, enquanto uma seta em forma de anel representa se a sua rotação é direta ou retrógrada, conforme mostrado na representação da figura 2A.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Figura 2: Representação dos eixos de rotação dos planetas como apresentado no caderno na página 19 A. Representação da inclinação dos eixos para Mercúrio, Vênus, Terra e Marte usando proporções reais B. Representação da inclinação dos eixos para Júpiter, Saturno, Urano e Netuno usando proporções reais C, nos painéis Be C são representados os planos da eclíptica. Painel D representando todos os planetas.

<!-- image -->

## iii- Órbitas em perspectiva: Terra-Sol e Lua-Terra.

Em dois momentos diferentes do caderno, é representado o movimento de translação da Terra em torno do Sol em perspectiva (páginas 8 e 25), vide a representação da figura 3-A. Estes desenhos possuem legendas indicando que estão em perspectiva e fora de escala. Conforme o trabalho de Langui (2004), um erro comum cometido pelos alunos é de associar as estações do ano com a proximidade da Terra ao Sol devido à sua orbita elíptica. O texto do caderno assim como outras figuras deixa claro que esta órbita é praticamente circular, inclusive evitam entrar no detalhe da órbita elíptica para que este conceito não venha a entrar em conflito com a ideia das estações do ano.

Embora o caderno já tenha cuidado com esta representação, acreditamos que estas figuras possam ser aperfeiçoadas. Uma vez que os sistemas Terra-Sol são representados como esferas e estes possuem simetria por todos os pontos de vista, existe a possibilidade de entender a figura como sendo em duas dimensões e, nesta perspectiva, a órbita da Terra pode ser interpretada como uma elipse de grande excentricidade. Sugerimos que esta figura tenha um plano em perspectiva, representando o plano da eclíptica. Este plano quebra a simetria do desenho e alimenta uma noção de profundidade, reforçando a ideia de perspectiva, assim como indicado na figura 3-B.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Figura 3-(A) Representação esquemática do desenho do caderno. (B) Reformulação do desenho, onde o plano em perspective indica melhor uma noção de profundidade.

<!-- image -->

Este plano ainda pode ser utilizado como representação do plano da órbita da Lua, que está representado nas páginas 35 e 37 do caderno (figura 4-A). Da forma que o desenho é exposto, entende-se que a orbita da Lua é coplanar a orbita da Terra, e, portanto poderia gerar a falsa ideia que todos os meses ocorreriam eclipses solares e lunares. Existe um ângulo de inclinação de 5,2° entre a órbita da Lua e a da Terra (Trevisan, 1997), e esta pode ser mais bem representada com o desenho em perspectiva, assim como mostrado na figura 4-B.

Figura 4- (A) Representação esquemática do desenho do caderno. (B) Reformulação do desenho, onde o plano em perspective indica melhor uma noção de profundidade.

<!-- image -->

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

## Conclusão

Neste trabalho analisamos as figuras contidas no caderno do aluno, e percebemos que algumas figuras podem levar a conceitos alternativos, embora na maioria das vezes os autores tenham se preocupado em colocar legendas explicativas das figuras. Podemos classificar este trabalho em basicamente quatro tipos de reelaboração das figuras: uma primeiro que redimensiona os tamanhos dos planetas e do Sol em proporção real; uma segunda que erros de revisão nas rotações dos planetas; uma terceira que reforça a ideia de perspectiva das orbitas da Terra e da Lua.

Reconhecemos a importância dos cadernos como uma forma de homogeneização de ensino dentro de uma mesma rede, e esperamos que com este trabalho tenhamos colaborado com a melhoria de seu conteúdo.

## Referências

BRASIL. Secretaria de Educação Fundamental . Parâmetros Curriculares Nacionais: primeiro e segundo ciclo do ensino fundamental - ciências naturais. Brasília: MEC/SEF, 1997.

CANALLE, João Batista Garcia. O problema do ensino da órbita da Terra, Revista Física na Escola , v.4, n.2: p. 12-16, 2003.

LANGUI, Rodolfo Ideias de Senso Comum em Astronomia . 7º Encontro Nacional de Astronomia (ENAST), em novembro de 2004.

LANGUI, Rodolfo; NARDI, Roberto Dificuldades interpretadas nos discursos de professores dos anos iniciais do ensino fundamental em relação ao ensino da Astronomia. Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia - RELEA , n. 2, p. 75-92, 2005.

LANGUI. Rodolfo; NARDI, Roberto. Ensino de astronomia: erros conceituais mais comuns presentes em livros didáticos de ciências Cad. Bras. Ens. Fís ., v. 24, n. 1: p. 87-111, abr. 2007.

MORTIMER, Eduardo F. A evolução dos livros didáticos de Química destinados ao ensino secundário. Em Aberto , Brasília, v.7, n.40, p. 24-41, out. 1988.

PIAGET, Jean. A Equilibração das Estruturas Cognitivas. Problema central do desenvolvimento. Trad. Álvaro Cabral. Rio de Janeiro: Zahar, 1976.

Secretaria da Educação do Estado de São Paulo (SEE/SP), caderno do aluno - Ciências , 7ª serie, volume 3, 2009.

SPONTON, Fabiane G. O professor de Ciências, o ensino de meteorologia e o livro didático . 159 p. Dissertação (Mestrado) - Faculdade de Ciências, UNESP, Bauru, 2000.

TREVISAN, Rute Helena. Assessoria Na Avaliação Do Conteúdo De Astronomia dos Livros De Ciências Do Primeiro Grau , Cad.Cat.Ens.Fis ., v.14,n1: p.7-16, abr.1997.

VIGOTSKY, L.S. A formação social da mente . São Paulo: Livraria Martins Fontes Editora Ltda, 1998.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_