O PLANO INCLINADO DE GALILEU E A HISTÓRIA DA CIÊNCIA NA SALA DE AULA DO ENSINO MÉDIO DE FÍSICA

## O PLANO INCLINADO DE GALILEU E A HISTÓRIA DA CIÊNCIA NA SALA DE AULA DO ENSINO MÉDIO DE FÍSICA

## THE GALILEO'S INCLINED PLANE AND THE HISTORY OF SCIENCE IN A HIGH SCHOOL PHYSICS C CLASS

Reginaldo Ribeiros Soares2 s2 , P Paulo de Faria Borges 1

1

- 1 Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca/Departamento de Pesquisa e pós-graduação/Programa de pós-graduaçao em Ensino de Ciências e Matemática / pborges@cefet-t-

rj.br

- 2 Universidade Federal Fluminense/Colégio Agrícola Nilo Peçanha / rribeiros2006@hotmail.com

## Resumo

Neste trabalho, apresentamos o resultado do uso da história da ciência e uma atividade experimental como mediadoras da aprendizagem de Física de alunos do primeiro ano do ensino médio. A história do conceito de movimento foi apresentada desde ArAristóteles e Ptolomeu, até C Copérnico, Brahe, Kepler e Galileu. A atividade experimentatal realizada foi o plano inclinado de Galileu. Esta experiência foi feita em dois momentos: primeiro utilizando recursos semelhantes aos que Galileu pode ter utilizado em sua época e depois utilizando o o microcomputador para aquisição de dados, elaborar as tabelas de posição versus tempo e construir os respectivos gráficos. A atividade experimental é aberta, de modo que os alunos tenham oportunidade de explorar, testar e discutir soluções para todo o processo de medida, desde o uso de sensores LDR nos sistemas de detecção até a construção dos gráficos utilizando uma planilha eletrônica. Após as atividades de laboratório nossos estudantes duvidaram que com os métodos do tempo de Galileu fosse possível fazer a interpretação feita por ele dos resultados experimentais. A fundamentação teórica é a teoria cognitivista de Piaget e a teoria sócio-interacionista de Vigotskii, na qual o desenvolvimento cognitivo não pode ser entendido sem referência ao contexto social, seus signos e instrumentos. As As atividades foram testadas em sala de aula em três turmas do Colégio Agrícola Nilo Peçanha-UFF, em Pinheiral -RJ, em 2006. O envolvimento dos alunos e sua motivação permitiram uma participação o ativa na aquisição de informações e construção do conhecimento. Observamos que o microcomputador é uma boa ferramenta auxiliar no processo ensino / aprendizagem, e deveria ser visto como o um aliado aos recursos didáticos existentes, e não como substituto do professor, a quem cabe cada vez mais o papel de orientador, estimulador e organizador de um ambiente propício para um processo de ensino / aprendizagem eficaz.

Palavras -chave: metodologia do ensino, didática da física, Piaget e Vigotskii, plano inclinado de Galileu, computador na sala de aula.

## Abstract

Physics learning mediated by history of Science and lab activities was developed in a 10 th year high school class s in the Colégio Agrícola Nilo Peçanha - UFF - Brazil through out 2006. We started with Aristototle and Ptolomy ' s movement ideas, and thereafter we introduced ed Tycho Brahe, Johannes Kepler and Galileo Galilei's ideas . We have used open activities and stimulated the students to interact and to discuss. The lab activity was the Galileo's inclined plane. We did this activity in two phases: In the first we repeat the procedures were used in Galileo's time, in the second we have used a microcomputer and LOGO to acquire data and draw graphs and tables. We discussed the accuracy and precision of measure process, and the students manifest doubt respect Galileo's results. Our theoretical basis was the Jean Piaget's genetic epistemology and the Lev Vigotskii's social-interactive model where the student' t' s development can ' t be isolated of their social context.

Keywords: physics education, computer based learning, history of science based learning, Jean piaget, Lev Vigotskii .

## I -INTRODUÇÃO

Para parte dos alunos, a Física não passa de um conjunto de códigos e fórmulas matemáticas a ser memorizado e de estudos de situação que, na maioria das vezes, estão totalmente fora de suas experiências cotidianas. Em geral, estes alunos não fazem uma conexão entre a Física estudada e o mundo ao seu redor; eles vêem o mundo de forma Aristotélica. O papel que o professor deve cumprir na vida escolar é um dos fatores mais importantes a influenciar o sucesso ou insucesso dos alunos dos ensinos fundamental e médio. Uma visão deste papel aceita quase consensualmente, é a proposta por Fiolhais e Trindade:

"Cabe ao professor proporcionar recursos de aprendizagem mais eficazes, procurando ajudar os alunos a vencer as dificuldades, buscando, sempre que possível, atualizar seus recursos pedagógicos, pois falhas na aprendizagem de conceitos complexos e difíceis de intuir poderão ocorrer, com mais freqüência, se forem apresentados somente de uma forma verbal e textual" (Fiolhais, Trindade, 2003).

Este ponto de vista é o ponto de partida da realização deste trabalho: considerando que ao professor cabe aumentar as possibilidades de aprendizagem de seus alunos, escolhemos um conjunto de recursos pedagógicos e de aprendizagem, apoiados em um referencial teórico definido, para construir um procedimento didático para o ensino de Mecânica Newtoniana em geral e o ensino do princípio da inércia com o auxílio do plano inclinado de Galileu em particular. Esta construção foi testada, aplicada e avaliada com os alunos do Colégio Agrícola Nilo Peçanha da Universidade Federal Fluminense, em Pinheiral - - RJ, durante os anos 2005 e 2006. Os alunos de três turmas foram organizados em grupos de quatro e cinco alunos e não se permitiu que a atividade fosse realizada individualmente. O estímulo à discussão e a avaliação de opiniões divergentes foram considerados itens fundamentais na avaliação do sucesso da atividade .

- -Em um primeiro momento, com duração de três aulas, na sala de aula regular das turmas, os alunos receberam um texto e um questionário desenvolvidos

pelo professor, baseados na História da Ciência, para subsídio à discussão e à construção de modelos mentais pelos estudantes. Este material também foi utilizado como instrumento diagnóstico de conhecimentos prévios e de áreas de desenvolvimento proximal dos estudantes.

-Em um segundo momento, com duração de três aulas, os alunos, organizados nos mesmos grupos das atividades em sala de aula, são levados ao laboratório para realizar a experiência do plano inclinado, medir, testar e comparar os modelos e as conclusões produzidos nas primeiras três aulas. Para introduzir questões relativas ao processo de medição e sua confiabilidade, os alunos realizaram uma medida manual, ou seja, com cronômetro e régua, e uma medida automatizada utilizando a porta de jogos de um computador pessoal e o sistema LOGO. A História da Ciência e o laboratório foram utilizados como recursos de intervenção didática sobre os estudantes. Por um lado utilizamos a discussão histórica dos conceitos de movimento no céu e na superfície da Terra para fazer um diagnóstico dos conhecimentos prévios dos estudantes, ao mesmo tempo em que criávamos uma área de desenvolvimento proximal relativa a estes conceitos neles, induzindo a construção de modelos mentais dos objetos de investigação. Por outro lado, o laboratório foi utilizado para provocar conflito cognitivo nos estudantes, induzindo a acomodação e assimilação de conceitos abstratos relativos à compreensão dos movimentos, tanto no céu quanto no interior do campo gravitacional da Terra. O conflito cognitivo se estabelece quando os resultados das medidas feitas sobre o plano inclinado são comparados os com os modelos construídos nas três primeiras aulas com base na História da Ciência, e com os conhecimentos prévios trazidos pelos estudantes. Além disso, automatizamos a coleta de dados e comparamos os resultados com aqueles adquiridos em um processo de e coleta manual. Esta comparação induziu uma discussão sobre a validade das conclusões obtidas com os dados da coleta manual e se a qualidade destes dados era equivalente à qualidade daqueles obtidos na coleta automática. Nesse ponto os estudantes fizeram uma dura crítica à interpretação dos resultados dada na antiguidade em função dos métodos de coleta de dados disponíveis nesta época. Os estudantes também disseram não acreditar que Galileu tenha feito medidas capazes de apoiar suas conclusões usando apenas os relógios de água de seu tempo.

## II - - METODOLOGIA

A abordagem qualitativa em pesquisa é cada vez mais utilizada na área de educação, pois considera que há uma relação dinâmica entre o mundo real e o sujeito, isto é, um vínculo indissociável entre o mundo objetivo e a subjetividade do sujeito que não pode ser traduzido em números. Essa abordagem tem o ambiente natural como sua fonte direta de dados, ou seja, não há manipulação intencional do pesquisador nem o isolamento do sujeito. A pesquisa qualitativa supõe o contato direto e prolongado do pesquisador com o ambiente em que os problemas ocorrem naturalmente e a situação que está sendo investigada por meio do trabalho intensivo de campo (LÜDKE; ANDRÉ, 1986).

Segundo BOGDAN e BIKLEN 1 (apud LÜDKE, M; ANDRÉ, M. E.D.A., 1986), a pesquisa qualitativa envolve a obtenção de dados descritivos, obtidos no contato direto do pesquisador com a situação estudada, enfatiza mais o processo do que o

produto e se preocupa em retratar a perspectiva dos participantes. Esta abordagem é indicada para os fenômenos que são muito influenciados pelo seu contexto, em circunstâncias particulares. Sendo assim, os dados coletados são predominantemente descritivos, ricos em descrições de pessoas, situações, comentários, acontecimentos e e inclui transcrições de entrevistas e de depoimentos, fotografias, desenhos e extratos de vários tipos de documentos. Nota-se também uma preocupação muito maior com o processo do que com produto, em que o interesse do pesquisador ao estudar um determinado problema é verificar como ele se manifesta nas atividades, nos procedimentos e nas interações cotidianas. Nesses estudos há sempre uma tentativa de capturar a "perspectiva dos participantes", ou seja, a maneira como os sujeitos interagem com as questões que estão sendo focalizadas, considerando os diferentes pontos de vista, o que permite iluminar o dinamismo interno das situações, geralmente inacessível ao observador externo. Os pesquisadores tendem a analisar seus dados indutivamente. Eles não se preocupam em buscar evidências que comprovem hipóteses ou questões formuladas a priori, o que não implica na inexistência de um quadro teórico que oriente a coleta e a análise dos dados. O desenvolvimento do estudo inicia -s -se com questões ou focos de interesses mais amplos, que no desenrolar do processo tornam-s-se mais diretos e específicos. Em vista da escolha metodológica acima, seguimos o seguinte procedimento com as turmas: Os alunos foram divididos em grupos de quatro ou cinco alunos, distribuímos três textos descritivos do pensamento de Aristóteles, Ptolomeu, Copérnico, Brahe, Kepler e Galileu, com um pequeno questionário ao final de cada texto. Estes textos corresponderam a três aulas em seqüência onde os textos foram lidos e discutidos e o questionário foi respondido com o ponto de vista dos alunos. Na fase seguinte os alunos foram levados ao laboratório didático para realizar a experiência do plano inclinado de Galileu e comparar suas respostas aos questionários que acompanhavam os textos com o resultado das medidas que realizaram. Nesta fase os alunos discutiram a confiança que poderiam ter nas medidas e na interpretação dos resultados obtidos, chegando a conclusão que com relógios de água e a baixíssima precisão das medidas de Galileu seus resultados não poderiam levar às conclusões que defendeu. A divisão das turmas foi como segue:

A turma 101 era composta de 29 alunos sendo dividida em 6 grupos: os grupos I, II, III, IV e V com 5 alunos e o grupo VI com 4 alunos. Todos os grupos desta turma participaram efefetivamente das discussões sobre os assuntos abordados nas apostilas, ocorrendo várias discussões entre os que concordavam com os pontos abordados e os que discordavam, solicitando o professor constantemente para intermediar e enriquecer a discussão do grupo.

A turma 102 era composta de 21 alunos sendo dividida em 4 grupos: os grupos I, II e III possuíam 5 alunos e o grupo IV, 6 alunos. Os três primeiros grupos desta turma participaram efetivamente de todas as discussões sobre os assuntos abordados nas apostilas, mas o grupo IV sempre atuou de forma apática, desinteressada, chegando a atrapalhar em alguns momentos os outros grupos. O professor precisou chamar a atenção e solicitar empenho nas atividades que estavam sendo desenvolvidas.

A turma 103 era composta de 21 alunos sendo dividida em 5 grupos: os grupos I e II possuíam 5 alunos cada, os grupos III e V 4 alunos e o grupo IV 3 alunos. Todos os grupos desta turma participaram das discussões tanto quanto os da turma 101. Convém relatar que em todas as três turmas pelo menos um aluno

demonstrou interesse em realizar todo o trabalho sozinho, o que não foi possível de ser atendido porque as tarefas envolviam opiniões divergentes e o diálogo se fazia extremamente importante. Os questionários respondidos pelos alunos após a discussão dos conceitos de movimento no contexto da História da Ciência e o que eles responderam na avaliação final do trabalho seguem abaixo:

## QUESTÕES PARA DISCUSSÃO - - TEXTO 1

- 1 - - Enumere e descreva os pontos em que vocês concordam com ArAristóteles.
- 2 - - Enumere e descreva os pontos em que vocês discordam de Aristóteles.
- 3 - - Segundo Aristóteles, "corpos mais pesados devem cair mais rapidamente, uma vez que buscam "com mais urgência" o seu lugar natural". Vocês concordam? Por quê?
- 4 - - Seguindo a Mecânica Aristotélica, Ptolomeu desenvolveu um sistema cosmológico em que a Terra era o centro do universo e estava em repouso. Vocês concordam com Ptolomeu?
- 5 - - Segundo Ptolomeu, "ao atirarmos uma pedra diretamente para cima, observamos que esta sempre volta para nossas mãos. Se a Terra se movesse para leste, a pedra fatalmente cairia à oeste de nossas mãos. Não é o que se observa". Vocês concordam? Por quê?

## QUESTÕES PARA DISCUSSÃO - - TEXTO 2

- 1 - O sistema heliocêntrico proposto por Copérnico contrariava a Mecânica de Aristóteles sem ter uma alternativa. Então, por que aceitá-la como verdade?
- 2 - - A 1ª lei de Kepler é fundamental e revolucionária, por quê?
- 3 - - A 3ª lei de Kepler é uma lei matemática. Então podemos concluir que " descobrir as ocultas leis matemáticas que regem o universo a partir da aparente desordem dos dados observados" " passou a ser o objetivo da ciência moderna?
- 4 - - Vocês concordam com os quatro passos propostos por Galileu para fundamentar a ciência moderna?

## QUESTÕES PARA DISCUSSÃO - - TEXTO 3

- 1 - - Com a experiência do pêndulo Galileu conseguiu comprovar que dois corpos de massas diferentes caem juntos se abandonados de uma mesma altura?
- 2 - - Com uma simples luneta Galileu fez observações importantes. Vocês acham que as três observações citadas no texto comprovam a teoria heliocêntrica de Copérnico?

- 3 - - Utilizando um plano inclinado Galileu fez experiências para comprovar que a velocidade não era constante e que não dependia da massa do corpo. O que se deve medir para conseguir esse objetivo?
- 4 - Sobre o conceito de inércia, Galileu cometeu um equívoco. Qual e por quê?

## QUESTÕES PARA DISCUSSÃO - - APÓS PLANO INCLINADO

COLÉGIO AGRÍCOLA NILO PEÇANHA

DISCIPLINA: FÍSICA

PROFESSOR: REGINALDO R. SOARES

Aluno(a):.................................................................................... N°: ........

Turma: ......

- 1 - - Explique as concepções sobre movimentos de Aristóteles.
- 2 - - Explique o sistema Geocêntrico proposto por Ptolomeu e por que ele sobreviveu por tantos séculos?
- 3 - - Copérnico propôs o sistema Heliocêntrico contrariando as concepções de Aristóteles. Cite um argumento (ou experiência) em que a Terra está em repouso.
- 4 - - Cite duas observações realizadas por Galileu que comprovam a teoria de Copérnico.
- 5 -A 1ª lei de Kepler é fundamental e revolucionária, por quê?
- 6 - - A 2ª lei de Kepler também é revolucionária, por quê?
- 7 -Utilizando um plano inclinado Galileu fez experiências para comprovar que a velocidade não era constante e que não dependia da massa do corpo. O que se deve medir para conseguir esses objetivos?
- 8 -Galileu, através de uma experiência de pensamento, propôs o seguinte: se um barco está em movimento retilíneo e uniforme e uma pedra for abandonada do alto do mastro, onde ela deverá cair? Para Galileu a pedra cairia no pé do mastro (ii) enquanto os aristotélicos afirmavam que cairia atrás do pé do mastro (i). Quem tinha razão, Galileu ou os aristotélicos?
- 9 - - Segundo Aristóteles "o "o repouso o no lugar natural é o estado final de todos os corpos terrestres e e para deslocar-r-s-se um corpo, será sempre necessária uma ação violenta, pois cessada a causa (força), o corpo deverá parar"r". Você concorda com esta afirmação, por quê?

## III -PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Esta aula foi realizada no laboratório didático no dia de aula da disciplina Laboratório Interdisciplinar, ministrada pelo professor Isaque. Os três primeiros grupos de cada turma realizaram a experiência do plano inclinado onde o professor Isaque iniciava a aula dizendo que o objetivo era verificar se Galileu tinha razão em relação as suas conclusões que contestavam as concepções de

Aristóteles, como haviam estudado na aula anterior de Física. Apresentava o material disponível para realizar a experiência, contendo um tubo de PVC com alguns furos, uma régua, uma balança, um cronômetro e algumas bolinhas de gude, do mouse e de ping-pong. Continuava questionando o que se deveria medir e como fazer para realizar tais medidas, para comprovar ou não as afirmações de Galileu? Em seguida sugeria que, depois de resolv idas as questões anteriores, realizassem a experiência quantas vezes achassem necessárias e anotassem os dados medidos em tabelas, que poderiam ser representadas através de gráficos. Durante aproximadamente quinze minutos os grupos fizeram uma releitura do último texto fornecido pelo professor, onde havia uma descrição resumida da experiência realizada por Galileu, discutiram as questões sugeridas pelo professor e começaram a realizar a experiência. Todos os grupos decidiram, depois da discussão, que se deveria medir a massa da bolinha, as distâncias entre os furos no tubo de PVC e os respectivos tempos que a bolinha gastava para passar pelos furos, que eram fixos com uma distância de 20 cm entre eles. Nenhum dos três grupos das três turmas propôs medir e realizar a mesma experiência com bolinhas diferentes, isto é, com bolinhas de massas e tamanhos diferentes. Todos os grupos realizaram primeiro a experiência com o plano um pouco inclinado, apoiando o tubo de PVC sobre cadernos, para depois realizar a mesma a com o plano na horizontal para fazer a comparação e verificar se em ambas a velocidade era constante, como afirmava Aristóteles, ou diferentes e com aceleração no plano inclinado como afirmava Galileu. Todos os grupos tiveram muita dificuldade em realizar r as medidas de tempo, pois é muito rápida a passagem da bolinha pelos buracos, o que fez com que os grupos adotassem estratégias diferentes para realizá-á-las. Os grupos montaram as tabelas para anotar os valores medidos das posições e dos respectivos temposos, e em seguida realizaram as medidas entre os furos. Com os dados obtidos os alunos foram estimulados a construir gráficos e tabelas para sua análise. Na aula seguinte a experiência foi repetida com a coleta automática de dados e a construção dos gráficos e tabelas no computador. Os dois resultados foram comparados e as dificuldades que devem ter tido Galileu seus predecessores e antecessores para obter dados que permitissem uma interpretação confiável.

## IV -RESULTADOS DA A AVALIAÇÃO

A avaliação das atividades foi realizada por escrito e de forma individual. Alguns alunos reclamaram de fazer esse teste sozinhos, já que todas as atividades desenvolvidas durante o processo foram realizadas em grupo. Mesmo assim, realizaram o teste e o resultado será discutido o a seguir.

Com relação à primeira questão 1 - - Explique as concepções sobre movimento de Aristótóteles. Considerando as três turmas, 91,5 % (65 alunos) dividiram os movimentos em naturais e violentos, especificando somente para os corpos terrestres a necessidade de um agente externo atuando sobre o corpo para que este entre e permaneça em movimento. Comparando com as perguntas respondidas durante a discussão dos textos de história da ciência, verificamos que era quase uma unanimidade (exceção do grupo VI da turma 101) a concordância com as concepções de Aristóteles.

Sobre os corpos celestes, somente 56,3 % (40 alunos) responderam sobre o movimento circular e uniforme dos corpos celestes, afirmando que para os gregos o círculo era uma figura perfeita assim como o movimento no céu.

Sobre o sistema Geocêntrico e Geoestático de Ptolomeu, segunda questão, 84,5 % (60 alunos) explicaram o esquema desenvolvido por ele, com a Terra parada no centro e os planetas e o sol girando num círculo e com velocidade constante ao redor da Terra, sendo que 63,4% (45 alunos) afirmaram que era proibido duvidar da autoridade de Aristóteles, por isso demorou tanto tempo para que ele fosse questionado. Verificamos que ocorreu assimilação em relação a este ponto, pois os grupos não aceitavam e não entendiam o sistema proposto por Ptolomeu porque já estava acomodado o sistema heliocêntrico de Copérnico, estudado no ensino fundamental. O argumento mais citado na terceira questão, com 53,5 % (38 alunos), foi:

' que quando jogamos uma pedra para cima, esta volta as nossas mãos, provando que a Terra está parada'. .

Pois se ela estivesse em movimento, a pedra cairia ao lado e não nas nossas mãos. Este argumento aristotélico foi modificado como veremos na questão 8, onde uma pedra abandonada do do alto de um mastro de um navio em movimento retilíneo e uniforme, cai ao pé do mastro e não atrás. Um ponto importante para contribuir com a mudança desta concepção foi à pergunta do professor:

' se jogar uma moeda para cima dentro de um ônibus com velocididade constante, onde ela cairá '?

Esta pergunta causou muita discussão dentro dos grupos e possibilitou o desequilíbrio necessário para que ocorresse a mudança. O segundo argumento mais citado na terceira questãtão, com 39,4 % (28 alunos), foi:

" se um corpo p pesado busca, com tanta urgência, o seu lugar natural (Terra), é mais do que razoável supor que este ponto seja o centro do universo, ou seja, o centro da Terra".

Este argumento também foi modificado como veremos na questão 7. A experiência do plano inclinado de Galileu foi decisiva para mudança desta concepção, assim como a experiência do pêndulo não realizada pelos grupos.

Cinco alunos (7 %) não responderam esta questão.

As duas observações mais citadas pelos alunos na questão 4 foram

' os satélites girirando ao redor de Júpiter', ,

com 77,4 % (55 alunos), e

' as fases de Vênus (como as da Lua)',

com 63,4 % (45 alunos). Sendo que 56,3 % (40 alunos) citaram a superfície da Lua rugosa e irregular e não lisa e perfeita como afirmavam os aristotélicos. Todos os alunos responderam esta questão, mas 42,3 % (30 alunos) citaram apenas um dos argumentos acima. Qualquer um dos argumentos citados acima coloca em dúvida a perfeição dos movimentos celestes defendido pelos aristotélicos. Com relação à quinta questão, 84,5 % (60 alunos) afirmaram que a primeira lei foi revolucionária porque

' as trajetórias dos planetas deixaram de ser circulares e passaram a ser elípticas', ,

ou seja, o círculo como figura perfeita idolatrada pelos gregos deixava de ser a trajetória dos planetas. Seis alunos (8,4 %) não responderam esta questão e 5 (7,0 %) confundiram com a II lei, afirmando que

' os corpos celestes adquiriam maiores velocidades quanto mais próximos do Sol e menores velocidades quanto mais longe'. .

Qualquer uma das respostas anteriores quebra o paradigma aristotélico do movimento celeste, ou seja, o movimento celeste deixava de ser circular e uniforme. A sexta questão, relacionada a II lei de Kepler, 77,4 % (55 alunos) afirmaram que foi revolucionária porque os planetas dedeixaram de ter velocidades constantes, adquirindo maiores velocidades quando os planetas estão mais próximos do Sol e menores quando estão mais afastados. . Novamente seis alunos (8,4 %) não responderam e cinco alunos (7,0 %) confundiram com a primeira lei. Com relação à sétima questão, somente cinco alunos (7,0 %) não responderam, mas os 93,0 % (66 alunos) afirmaram que se

' deveriam medir as massas, os tempos e as respectivas distâncias percorridas',

sendo que 49,2 % (35 alunos) sugeriram medir

## ' os ângulos de inclinação do plano'

e descreveram os procedimentos que deveriam ser seguidos para alcançar os objetivos de Galileu, isto é, provar que para um corpo em queda a sua velocidade não é constante e não depende de sua massa. A próxima questão foi a mais difícil para os alunos responderem por não ter sido discutida em grupo na sala de aula, ou seja, cada aluno teve que pensar sozinho sobre a situação apresentada. Além disso, esta questão coloca em dúvida a necessidade de um agente externo atuando sobre um corpo para que este continue em movimento, idéia defendida por Aristóteles e aceita por quase todos os grupos (exceção do grupo VI da turma 101). Mesmo assim, 63,4 % (45 alunos) afirmaram que

' a pedra cairia no pé do mastro'

como defendia Galileu, ressalvando a 'r'resistência do ar', ', enquanto que 28,2 % (20 alunos) afirmaram que

## ' a pedra cairia atrás do pé do mastro'

assim como os aristotélicos, do mesmo jeito que quando jogamos para cima uma bolinha de papel dentro de um veículo em movimento, ela não cai na nossa mão.

Seis alunos ( (8,4 %) não responderam esta questão.

Podemos verificar ar que houve mudança de concepção em uma parcela significativa dos alunos, pois a maioria concorda com Galileu, levando em consideração a resistência do ar. Estes alunos se encontram em uma área de desenvolvimento real em relação ao conceito de inércia elaborado por Galileu.

A última questão era a mais importante no sentido de verificar a mudança de concepção relativa à à necessidade de uma força atuando sobre um corpo para que exista movimento, ou seja, cessada a força acaba o movimento, defendida por Aristóteles e confirmada por quase todos os grupos, com exceção apenas do grupo VI da turma 101. Podemos verificar que esta mudança de

concepção foi alcançada visto que 84,5 % (60 alunos) afirmaram que só é necessário uma força (ou agente externo) para colocar um corpo em movimento, caso esteja parado, ou para aumentar ou diminuir a velocidade de um corpo que já está em movimento. Desses 84,5 %, 49,2 % (35 alunos) utilizaram a expxperiência do plano inclinado para justificar suas respostas, afirmando que para o plano na horizontal é necessário apenas um "empurrão" " para colocar a bolinha em movimento e que esta assume velocidade constante sem que seja necessário continuar empurrando, desde que o atrito seja bem pequeno. Já no plano inclinado, a velocidade da bolinha aumenta conforme ela desce por causa da força peso que atua o tempo todo, ou seja, se há uma força atuando num corpo este sofre um aumento (variação) em sua velocidade, isto é, uma aceleração. Verificamos que esta questão confirma a anterior, isto é, que esses alunos alcançaram uma área de desenvolvimento real com relação aos conceitos de inércia, de velocidade e de aceleração, e que a experiência do plano inclinado realiz ada foi fundamental para a assimilação e a acomodação.

## V - DISCUSSÃO E CONCLUSÕES

Neste trabalho desenvolvemos três textos didáticos relativos ao estudo dos movimentos, desde a Antigüidade até a Revolução Copernicana ocorrida no século XVI, e uma experiência no Laboratório Didático, com o objetivo de mostrar que a construção do conhecimento científico é um processo e que entendemos que o ensino de Ciências deve mostrar ao estudante como este processo acontece. A abordagem histórica é necessária para que o estudante compreenda como a Ciência evolui e se desenvolve, e perceba que este desenvolvimento não é linear. Como já é conhecido dos especialistas em Ensino de ciências, algumas concepções aceitas durante muito tempo como verdadeiras ainda continuam presentes nos indivíduos, mesmo naqueles com graus avançados de escolarização. As concepções prévias dos estudantes coincidem diversas vezes com aquelas concepções defendidas por nomes importantes da História da Ciência. Também é consenso entre os especialistas que a aprendizagem de ciências é fortemente influenciada por estes conhecimentos. Na maioria das vezes os professores procuram substituir os conhecimentos prévios dos alunos pelo conhecimento dito científico, procurando que um substitua o outro. Os indivídíduos educados desta forma quase sempre esquecem o que viram na escola ao não precisar mais de fazer provas e ter notas para passar. Neste trabalho nós tentamos aproximar o estudante das idéias sobre o movimento, desenvolvidas na antiguidade e no início da ciência moderna, e discutimos qual o significado destas idéias para os homens que as defenderam. Nossos resultados mostram que no primeiro momento um percentual significativo dos nossos estudantes pensava como os homens da antiguidade. Para escolher qual das idéias apresentadas é melhor do ponto de vista moderno usamos o recurso do experimento. Uma experiência foi planejada e realizada para responder se as previsões feitas por Aristóteles e Ptolomeu com sua teoria do movimento, ou Galileu e Kepler com seu modelo moderno do mundo, se realizavam. O resultado obtido demonstra que a História da Ciência é um ótimo mediador para introduzir uma discussão sobre idéias e conceitos científicos e permite que as concepções prévias dos estudantes sejam conhecidas e considideradas no planejamento pedagógico do professor. Além disso, fica claro que o recurso ao laboratório se faz após o modelo teórico estar construído, e não antes. O laboratório funciona como um lugar para testar como os modelos teóricos funcionam e para avaliar se a precisão das

medidas é compatível com o alcance que é esperado da teoria. Assim o uso da História da Ciência como mediador no sentido dado por Lev Vigotskii permite que um conjunto de idéias seja absorvido pelo estudante sem necessariamente substituir o que ele traz como conhecimento prévio, enquanto o laboratório soluciona o conflito cognitivo a respeito da validade das teorias apresentadas.

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