UM TEXTO SOBRE A HISTÓRIA DA INÉRCIA: LIMITES E POSSIBILIDADES NO ENSINO DE CONTEÚDOS DE NATUREZA DA CIÊNCIA

## UM TEXTO SOBRE A HISTÓRIA DA INÉRCIA: LIMITES E POSSIBILIDADES NO ENSINO DE CONTEÚDOS DE NATUREZA DA CIÊNCIA

## Midiã Medeiros Monteiro , André Ferrer P. Martins 1 2

1 UFERSA/DCEN, midia.monteiro@ufersa.edu.br 2 UFRN/DPEC, aferrer34@yahoo.com.br

## Resumo

A história e a filosofia da ciência são um dos temas mais recorrentes nos trabalhos em ensino de física. Atualmente temos vislumbrado um aumento nas pesquisas que buscam inserir tal abordagem nas práticas das aulas de física. Com o pressuposto de que um ensino de história da física como contribuir com a aprendizagem dos conteúdos específicos da área, bem como para discutir e problematizar aspectos do desenvolvimento dessa ciência, buscamos durante nossa pesquisa de mestrado desenvolver um material didático para o aluno trazendo uma reconstrução histórica do conceito de inércia para investigar se tais pressupostos se confirmavam. O presente trabalho visa apontar os aspectos de resultados da referida pesquisa no tocante as questões de filosofia da ciência, ou como mais comumente denominado, natureza da ciência (NdC). Foram aplicados 4 questionários durante a realização da sequência didática. Os questionários aplicados aos alunos apontaram que o texto desenvolvido e aplicado tem potencial para problematizar questões de natureza da ciência, foi possível perceber que ao (re)contar essa história os alunos adquiriam elementos para refletir sore o desenvolvimento científico, fato que aparece na escrita dos questionários relativos aos textos e no curso das aulas. No entanto, as concepções dos alunos, previamente identificadas, sofreram poucas modificações.

Palavras-chave : História da Inércia, Natureza da Ciência, Sequência didática.

## Introdução

É praticamente consensual a defesa de que o estudo sobre a história da ciência deve integrar o currículo das disciplinas científicas. Diferentes argumentos são utilizados nesse sentido, dentre eles, a afirmação de que a história da ciência pode contribuir para ensinar também sobre a ciência.

Ao acompanhar os debates em torno da temática da história e da filosofia da ciência no ensino de ciência de modo geral, e da física, em particular, podemos notar uma tendência nos trabalhos atuais de subsidiar essa inserção, a partir do desenvolvimento de material didático e aplicação e análise de sequência didáticas na perspectiva histórica.

Com o pressuposto de que um ensino de história da física como contribuir com a aprendizagem dos conteúdos específicos da área, bem como para discutir e problematizar aspectos sobre essa ciência, buscamos durante nossa pesquisa de mestrado (autor, XXXX) desenvolver um material didático para o aluno trazendo uma reconstrução histórica do conceito de inércia para investigar se tais pressupostos se confirmavam.

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23 a 27 de janeiro de 2017

- O presente trabalho visa apontar os aspectos de resultados da referida pesquisa no tocante as questões de filosofia da ciência, ou como mais comumente denominado na área, natureza da ciência.

Antes de trazer tais apontamentos é importante apresentar uma justificativa em relação a escolha do episódio histórico em questão, bem como um resumo dos aspectos históricos contemplados durante a aplicação da nossa sequência didática, que apresentamos na seção a seguir.

## A história da Inércia como meio para refletir sobre a ciência: o caso da construção do conceito de inércia.

A história da ciência não é o único modo de inserção de conteúdos de natureza da ciência no ensino de física, no entanto vários autores apontam para o potencial dessa abordagem para esse fim (MARTINS 2006; SILVA, 2010; AUTOR1, XXXX; MOURA, 2014).

Por quê a história da inércia? A mecânica clássica é um dos primeiros conteúdos de física apresentados na educação básica, e o conceito de inércia é um conceito chave no entendimento das questões sobre o movimento. No entanto, não é difícil perceber que esse conceito é muitas vezes ensinado como sendo quase intuitivo, não é dada a devida importância a discussão desse conceito. Além disso, aparece na literatura diferentes autores apontando a existência de concepções alternativas relativas aos conteúdos de movimento, apontam sobretudo, uma tendência de atribuir movimento somente sob à ação de uma força (PEDUZZI; ZYLBERSTAJN; MOREIRA, 1992; .VALADARES, 1995)

Desse modo, optamos por trabalhar a história da inércia pelos seguintes fatores: i) por entender a relevância dessa temática no campo da física. Historicamente, esteve fortemente relacionado ao fim do paradigma aristotélico; ii) por considerar o potencial dessa temática para inserir conteúdos de NdC no ensino; iii) Como forma de contraponto a uma visão simplista do conceito de inércia tradicionalmente ensinado na escola e apresentado em livros didáticos; iv) pelo fato de que há bibliografia produzida de temas históricos sobre os conteúdos de Mecânica Clássica; v) Trata-se se um conceito de difícil aprendizado, fato evidenciado pelas pesquisas de concepções alternativas.

Para ensinar o episódio histórico sobre a construção do conceito da inércia desenvolvemos dois textos para o aluno. Esses textos ficaram relativamente extensos (Texto I, 13 páginas e Texto II,11 páginas), por essa razão torna-se inviável retomar cada um dos aspectos históricos tratados. Aqui, levantaremos os principais pontos, dando destaque aos nossos objetivos específicos.

- O primeiro texto, aborda a história do movimento, de Aristóteles até a alta Idade Média. É enfatizado que nem sempre a forma como se explicou o movimento foi a mesma. Por que um corpo cai? O que faz um corpo manter seu movimento mesmo após o contato com o lançador? Essas questões, por exemplo, foram recebendo diferentes explicações ao longo do tempo. Para Aristóteles, para o movimento acontecer há a necessidade de uma ação externa, que ele chama de motor. Essa é uma ideia importante e encontra paralelismo com concepções alternativas identificadas na literatura, conforme comentado anteriormente. O texto segue explicando como está estruturado o universo aristotélico e como ele explica o movimento local (mudança de posição). Contrapondo-se à visão de Aristóteles

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apresentamos Filopono, pensador que ficou por muito tempo esquecido, sendo redescoberto por comentadores árabes ao longo da Idade Média. Apontamos alguns dos argumentos utilizados por Filopono para criticar as ideias de movimento de Aristóteles e sua influência para o estabelecimento da teoria do impetus que encontra em Oresme e Buridan seus maiores representantes, embora com diferenças de enfoques. É importante destacar que, tanto na concepção de Filopono quanto nas ideias de impetus , a causa da continuidade do movimento passa a ser uma ação interna (mas ainda permanece a ideia de que para haver movimento é necessário um motor). O texto I é rico no que se refere aos argumentos apresentados por Filopono, entre outros, para criticar as explicações aristotélicas sobre a continuidade do movimento, mostrando exemplos de situações e os problemas apontados, por eles, para a aceitação do modelo de Aristóteles.

- O segundo texto abarca aspectos das discussões sobre o movimento em Galileu, Giordano Bruno, Descartes e Newton. Ao defender a ideia de movimento diurno da Terra, Galileu e Giordano Bruno, inicialmente, fortalecem as críticas às ideias de Aristóteles (que ainda exercia forte influência nesse período) e caminham em direção a uma ideia de inércia. O texto procura enfatizar os argumentos utilizados contra a possibilidade de movimento terrestre e as críticas dirigidas a estes, que, aos poucos, ajudaram a delinear as primeiras ideias de inércia. Apresentamos trechos dos Diálogos, de Galileu, e a ideia de inércia subjacente ao experimento de pensamento do plano inclinado, mesmo que Galileu não tenha feito uso do termo 'inércia'. Por fim, apresentamos as leis da natureza de Descartes (que contém explicitamente a lei da inércia) e as Leis de Newton, dando destaque às diferentes concepções de movimento desses pensadores, relacionadas às suas concepções teológicas. Para Descartes, Deus havia criado o universo e destinado a ele certa quantidade de movimento que deveria ser mantida constante (Deus não agiria permanentemente na natureza - protoideia de conservação do movimento). Newton, por outro lado, aceita um Deus que age constantemente na natureza, não aceita a conservação do movimento e utiliza a ideia de vis insita (espécie de força interna), um poder de resistir à mudança de movimento (que chamamos hoje de inércia

Vale destacar que nós optamos por não discutir explicitamente os aspectos de NdC por nós selecionados (provisoriedade do conhecimento científico, a possibilidade de controvérsias na ciência e a influência de fatores extracientíficos). Nosso objetivo foi identificar se os alunos conseguiam inferir, a partir da leitura dos textos, os aspectos de NdC que selecionamos.

Ainda no que se refere aos conteúdos de NdC, consideramos que no Texto I os aspetos da provisoriedade do conhecimento e da controvérsia na ciência são mais evidentes, enquanto que no Texto II destaca-se a ideia de que o desenvolvimento científico pode ser influenciado por fatores extracientíficos.

## A Sequência Didática: contexto, aplicação e análise de resultados.

A sequência didática foi aplicada em quatro encontros da disciplina de Mecânica, nos cursos de licenciatura em física e bacharelado em geofísica da UFRN, com um total de 35 alunos.

- A nossa proposta de ensino do episódio da história da inércia foi desenvolvida por intermédio de dois textos (Texto I e Texto II). Os textos foram elaborados com os seguintes objetivos: i) apresentar, de maneira histórica, a

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evolução do conceito de inércia (tendo como pano de fundo as discussões sobre o movimento); ii) problematizar os seguintes conteúdos de NdC: O conhecimento científico, enquanto durável, tem caráter provisório, assim como seu processo de construção; A controvérsia entre os cientistas sempre é possível; O conhecimento científico se desenvolve em um contexto cultural de relações humanas e é influenciado por fatores extracientíficos.

A tabela mostrada a seguir resume a dinâmica de cada um dos encontros, seus objetivos e as atividades realizadas.

Tabela 01: Sequência Didática

Conforme apresentamos na tabela, foram aplicados 4 questionários aos alunos. Os questionários inicial e final buscaram investigar se, a partir da utilização da história da inércia, era possível mudanças nas concepções iniciais dos alunos no sentido de uma aproximação de uma visão que consideramos mais adequada em NdC e uma apropriação do conhecimento específico. Não pretendemos aqui discutir esses questionários mas vale apontar que pudemos perceber uma superação das concepções iniciais no tocantes as questões sobre a inércia, em algumas questões houve um aumento de acertos significativos, no entanto, o mesmo não pode ser percebido em relação as questões de NdC (ver Autor1; Autor2 , XXXX).

Aqui vamos apontar as questões propostas nos questionários I e II, relativas aos textos. Infelizmente, em razão da limitação de páginas não

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apresentaremos uma análise detalhada de cada uma das questões e as respostas apresentadas pelos alunos. O que traremos são caracterizações gerais que foram apresentadas pelos alunos e que na nossa opinião são pertinentes pois indicam se há relevância da história da física para a aprendizagem de conteúdos científicos e a pertinência da abordagem histórica.

No questionário I, relativo a história descrita no texto I, os alunos deveriam responder a cinco questões. Já no questionário II, relativo a história descrita no texto II, os alunos tiveram quatro questões a serem respondidas. Ambos tinham como objetivo avaliar a compreensão dos alunos acerca dos textos (quanto aos aspectos históricos), além de verificar se foi possível ao aluno identificar o(s) conteúdo(s) de NdC presente(s) nos textos.

Nas questões estão os aspectos de interpretação e retomada do texto estão imbricadas as questões de NdC (ver anexo). Como mencionamos anteriormente, não será possível analisar as respostas dadas a cada uma das perguntas. O que queremos aqui é trazer três apontamentos que julgamos relevantes.

Primeiramente vamos mencionar algo que sempre aparece nos trabalhos em educação: a dificuldade de leitura e escrita dos nossos estudantes. Para todas as questões encontramos índices consideráveis de respostas inconsistentes ou incompletas, formulações de resposta sem peso de argumentação. Um dos aspectos explicitado pelos alunos durante as aulas, quando questionados sobre os textos, foi a afirmação de que as questões foram difíceis de localizar no texto, ou seja, os estudantes estavam acostumados com questões em que se localizam diretamente no texto, sem exigir compreensão e interpretação. Como nossa proposta não tinham essa característica, os pesquisados sentiram dificuldades para responder as questões. Esse fato corrobora a questão sobre o problema de leitura, compreensão e interpretação textual. Na nossa opinião, tal aspecto não prejudica ou diminui a importância do uso didático da história da ciência, com utilização de textos históricos, ao contrário, acreditamos que essa abordagem pode colaborar com a melhoria da capacidade de escrita e argumentação dos alunos.

Outro aspecto que queremos destacar é a pertinência da história da física para discutir conteúdos de NdC. Esse aspecto é apontado na literatura, como já mencionamos. Nosso trabalho pode identificar que, de fato, isso é possível. Vale salientar, que os aspectos de NdC não foram discutidos explicitamente com os alunos e que o questionário foi entregue antes da retomada dos textos em sala de aula. Isso foi definido propositadamente pois queríamos averiguar se uma abordagem histórica pode propiciar a introdução de tais discussões, além disso, queríamos verificar o potencial desses textos para tal fim. As questões 3, 4 e 5 (b e c) do texto I e as questões 1 e 4 do texto dois tinham esse objetivo. O que nós percebemos, de maneira geral, é que os alunos escrevem pouco, o que torna mais difícil depreender seus conhecimentos e interpretações, mas que a maioria deles conseguiam retomar o texto e perceber aspectos sobre o desenvolvimento científico. Por exemplo, quando questionados sobre a possibilidade de controvérsia na ciência (questão 4 do texto I) os alunos recorreram ao texto para afirmar que sim (mais de 90% dos estudantes), destes 80% com respostas e argumentos consistente retirados do texto. Entretanto, a continuidade da questão pedia aos estudantes que usassem exemplos fora do texto que corroborassem as suas respostas, o que percebemos é que grande parte dos estudantes não soube responder.

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Na última questão do texto II foi perguntado ao aluno 'o que você acredita haver aprendido sobre o desenvolvimento do conhecimento científico após o estudo desses dois textos históricos?' Esse é um dos aspectos que gostaríamos de ressaltar e que corrobora com que afirmamos acima, a pertinência da história da física para ensinar sobre a ciência. Nessa questão, objetivávamos identificar se os pesquisados eram capazes de perceber ou aproximaram-se dos aspectos de NdC que apontamos ao longo dos textos. Nesse sentido, para essa análise, as categorias foram estabelecidas a priori. O quadro a seguir mostra, na primeira coluna, os aspectos de NdC que gostaríamos que os alunos percebessem, a coluna central mostra a quantidade de alunos que apontaram para tal aspecto e a terceira coluna o percentual relativo a ela.

Quadro 01: Resposta à questão 4, questionário II

De acordo com as respostas apresentadas acima, é possível identificar que alguns dos alunos (42,86% correspondente a soma das categorias A, B e C) mencionaram os aspectos de NdC que objetivamos discutir. Eles se posicionaram sobre a provisoriedade do conhecimento científico, sobre a controvérsia na ciência e sobre a influência de fatores extracientíficos. Ainda apareceram outros aspectos como, a colaboração de diversos pensadores para a consolidação de uma teoria, etc. Daremos destaques a algumas falas:

'O conhecimento científico está sempre mudando, para se formular uma lei física (...) pode demorar centenas de anos' (aluno G17, representativo da categoria A).

Vale salientar que na afirmação acima não fica claro que eles pensem acerca desta questão como algo que é próprio do desenvolvimento científico, o mesmo acontece na seguinte resposta:

'Aprendemos que o conhecimento científico passa por diversos questionamentos e diversas fases até ser consolidado'. (aluno G9, representativo da categoria A)

Notemos que o aluno usa o verbo no presente (passa) dando ideia de que é algo constante, mas finaliza: 'até ser consolidado', indicando que essa mudança acontece até chegar ao 'certo'.

Sobre a controvérsia na ciência (categoria B) destacamos a resposta a seguir:

'O conhecimento científico se dá através de contribuições e principalmente de pesquisa, que muitos cientistas tratam dos assuntos de várias visões, porém todos contribuem'. (aluno F5, representativo da categoria B)

Com relação a influência de fatores externos na Ciência (categoria C), os alunos que caminharam na direção dessas respostas recorreram bastante ao texto II para argumentar a esse favor:

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- (...) sendo constituído esse conceito através de causas internas e externas, (...) fatores sociais e históricos influenciaram a síntese desse conhecimento na ciência (...). (aluno F1, representativo da categoria C).

Vemos aqui a afirmação do aluno, propondo que os fatores externos influenciaram (no passado), é possível que este sujeito não esteja atento para que esse fato seja algo contínuo.

De maneira geral, pudemos identificar que os alunos leram os textos, fizeram referência a eles. Mas, como mencionado anteriormente, as respostas muitas vezes são extremamente concisas e a argumentação fragilizada.

- O terceiro apontamento que queremos fazer diz respeito ao tempo. Em geral, o tempo é colocado como um impeditivo para a aplicação de abordagens diferenciadas no ensino de física. Em relação a isso, consideramos sim que o tempo é um fator relevante. No que se refere aos aspectos de NdC, não pudemos observar uma mudança de concepção dos alunos em sentido de aproximação para concepções que são consideradas mais adequadas, mas pudemos observar um movimento que pode contribuir para isso se essa for uma dinâmica que faça parte do processo de ensino em todas as suas etapas. Não cabe a um episódio histórico nem tão pouco a uma disciplina discutir tais aspectos. A história da física deve estar presente ao longo de toda a formação dessa área, seja na graduação, ou na educação básica.

## Considerações Finais

Neste trabalho procuramos discutir determinados aspectos de uma pesquisa mais ampla que desenvolveu e aplicou uma sequência didática, com produção de material didático para o estudante para ensinar o conceito de inércia e problematizar questões sobre a NdC.

Nosso trabalho evidenciou o que as pesquisas da área afirmam: a história da ciência pode contribuir para a aprendizagem de conteúdos da física e de conteúdos sobre a ciência.

Sobre a NdC a história da inércia se mostrou um caminho frutífero para ensinar tais conteúdos, mas a permanência de concepções alternativas apontou que essa não é uma tarefa fácil e que esse tem que ser um caminho contínuo na formação do estudante, um episódio histórico não dá conta de permitir ao estudante compreender a complexidade do desenvolvimento da ciência e a ausência da história da ciência também não é capaz de fazê-lo.

## ANEXO

## Questionário do Texto I:

- 1. Podemos considerar a física de Aristóteles como uma física não-inercial? Justifique sua resposta.
- 2. Os pressupostos teóricos assumidos pelos pensadores influenciam a maneira como eles descrevem a natureza. Cite uma passagem do texto que confirme essa afirmação. Justifique sua escolha.
- 3. De acordo com o que foi visto no texto: podemos falar em uma única teoria do impetus ? A física do impetus é uma física inercial?

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- 4. Você acredita que a controvérsia entre os cientistas é possível? Em caso afirmativo, cite um exemplo que esteja fora do nosso texto.
- 5. Ao longo do texto vimos que o movimento de um projétil, por exemplo, é explicado de uma maneira por Aristóteles e de outra pela teoria do impetus .
- a) Qual a principal diferença entre essas explicações?
- b) Em sua opinião, o que essa diferença nos mostra sobre o desenvolvimento do conhecimento cientifico?
- c) Você acredita que algo semelhante pode ocorrer hoje em dia, em relação às explicações atuais sobre o movimento dos corpos? Justifique sua resposta.

## Questionário do Texto II

- 1. É possível identificar, ao longo do texto, a ideia de que fatores externos à ciência influenciaram o seu desenvolvimento? Você acredita que isso possa ocorrer hoje em dia? Justifique cada uma das perguntas.
- 2. Qual a grande contribuição de Galileu para a construção do conceito de inércia?
- 3. Suponhamos a seguinte situação: um homem encontra-se no interior de um trem lançando dardos em um alvo fixo. Inicialmente, com o trem em repouso em relação um referencial fora do trem, o homem acerta os dardos bem no centro do alvo. Em outro momento, o trem passa a se deslocar em movimento retilíneo e uniforme em relação ao mesmo referencial. Para cada uma das situações abaixo, como esse homem deverá fazer a mira para que continue acertando o centro do alvo. (a) para o alvo localizado em direção oposta ao deslocamento do trem. Justifique. (b) para o alvo localizado em direção perpendicular ao descolamento do trem.
- 4. O que você acredita haver aprendido sobre o desenvolvimento do conhecimento científico após o estudo desses dois textos históricos?

## Referências

MARTINS, R. A. Introdução: A história das ciências e seus usos na educação. In: SILVA, C.C. (org.) Estudos de História e Filosofia das ciências: Subsídios para Aplicação no Ensino. São Paulo: Livraria da Física, 2006, p. 3-21.

- MOURA, B. A. O que é natureza da Ciência e qual sua relação com a História e Filosofia da Ciência . Rev.Bras.Hist.Ciên., Rio de Janeiro, v. 7, n. 1, p. 32-46, 2014
- SILVA, B. V. C. Controvérsias sobre a natureza da luz: uma aplicação didática. 2010. Dissertação de mestrado apresentado ao Programa de Pós-graduação em Ensino de Ciências Naturais e Matemática da UFRN, Natal, Rio Grande do Norte.

PEDUZZI, L. O. Q.; ZYLBERSTAJN, A.; MOREIRA, M. A. As Concepções Espontâneas, a Resolução de Problemas e a História da Ciência numa Sequência de Conteúdos em Mecânica: o referencial teórico e receptividade de estudantes universitários à abordagem histórica da relação força e movimento. Cad.Bras.Ens.Fís., São Paulo, v.14, n. 4, p.239-246, 1992.

VALADARES, J. A. C. S. Concepções Alternativas no Ensino da Física à Luz da Filosofia da Ciência. Tese (Doutorado) - Ciências da Educação, v. 1 e 2. Lisboa: Universidade Aberta, 1995.

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