O que há dentro das caixas? Ampliando visões sobre a natureza da ciência

## O QUE HÁ DENTRO DAS CAIXAS? AMPLIANDO VISÕES SOBRE A NATUREZA DA CIÊNCIA

Daniel Trugillo Martins Fontes , Fernanda Souza dos Santos , Guilherme 1 1 Santana Bergamin 1 , Michelle Kenia Soares de Sena , Vivian Costa 1 Ferreira , Vitor Fabrício Machado de Souza , Cristina Leite 1 2 3

## Resumo

Neste trabalho, mostraremos o processo de elaboração, aplicação e avaliação de uma proposta didática que teve como público alvo cerca de 115 alunos do ensino médio da rede pública estadual da cidade de São Paulo. A construção das aulas tomou como norte uma gestão escolar democrática e mais participativa por parte dos alunos, advinda do processo de ocupação da escola em 2015. Para tal, em consonância com o espírito de ruptura instaurado pelos estudantes, desenvolvemos um projeto na tentativa de problematizar e desmistificar noções ingênuas relacionadas à ciência, como sua pretensa representação da verdade e ser feita por gênios. A ideia de uma aula problematizadora (FREIRE, 2000) serviu como caminho de inspiração metodológica para explorar o processo de elaboração do conhecimento científico por meio da investigação de duas caixas com conteúdo desconhecido para as quais os alunos do primeiro ano do ensino médio precisavam descobrir a natureza de seu interior (SOUZA, 2008). Para defender suas hipóteses os estudantes escreveram uma defesa, chamada propositadamente por nós, de artigo. Os alunos avaliaram segundo seus próprios critérios, qual artigo representava melhor a explicação do problema. Diante deste processo com duração de três aulas, coletamos as hipóteses escritas, o artigo e realizamos uma avaliação escrita para colher dados, analisar e avaliar a aprendizagem dos alunos a respeito das interferências que a construção do processo científico sofre. A análise prévia dos dados indicou que os alunos, após vivenciarem a proposta didática, consideram crenças, relações pessoais, condições financeiras e qualidade argumentativa, como aspectos mais influentes na produção do conhecimento científico.

Palavras-chave : Caixa preta, aula problematizadora, noções distorcidas da ciência, investigação

## Introdução

No ano de 2015, o estado de São Paulo chegou a ter duzentas escolas de ensino básico ocupadas por alunos na luta contra o projeto do governo conhecido como reorganização escolar. Este movimento secundarista obteve sucesso em sua pauta e foi além em muitos casos, estabelecendo assim uma nova forma de gestão escolar mais democrática e participativa para o ano de 2016. Os desdobramentos acadêmicos que este movimento proporcionou ainda estão sendo desvelados pelas pesquisas educacionais, assim como a apropriação do espaço escolar pelos estudantes. A escola Estadual Dona Ana

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Rosa de Araújo, localizada na zona oeste da capital paulista, foi a terceira a ser ocupada e uma das últimas a desocupar. Como condição para a desocupação uma série de exigências foi negociada pelo grupo de alunos, dentre as quais destaca-se, sob uma perspectiva pedagógica, a necessidade de uma mudança metodológica por parte dos professores; a participação no planejamento escolar e financeiro da escola e a instalação das salas ambiente.

Diante do histórico recente da escola, no qual o sentimento de ruptura estava instaurado, o grupo de alunos do Programa institucional de bolsas de Iniciação à docência (PIBID), com o objetivo de elaborar uma proposta didática envolvendo conhecimentos físicos nesta escola, buscou aproveitar este sentimento para trabalhar noções distorcidas sobre a ciência (GIL-PÉREZ, et al, 2001). Tal escolha buscou problematizar ideias de senso comum sobre a prática científica, como por exemplo de que a ciência representa a verdade, que é obra de gênios e ahistórica.

Ao considerar a experiência de luta dos secundaristas, a conscientização política e a vivência democrática, salta de imediato o trabalho do educador brasileiro Paulo Freire. Crítico contumaz do que chamou de 'educação bancária', ou seja, uma ideia de educação em que o professor detentor do conhecimento julga transmitir à seres passivos algo que ele mesmo considera melhor, Freire lutou e defendeu uma formação voltada para a autonomia e emancipação intelectual de um sujeito. Sujeito este capaz de enxergar e atuar diante das contradições e opressões do mundo. O educando deve manter vivo em si , diz o Freire,

...o gosto da rebeldia que, aguçando sua curiosidade e estimulando sua capacidade de arriscar-se, de aventurar-se, de certa forma o "imuniza" contra o poder apassivador do "bancarismo". Neste caso, é a força criadora do aprender de que fazem parte a comparação, a repetição, a constatação, a dúvida rebelde, a curiosidade não facilmente satisfeita, que supera os efeitos negativos do falso ensinar. Essa é uma das significativas vantagens dos seres humanos - a de se terem tornado capazes de ir mais além de seus condicionantes. Isto não significa, porém, que nos seja indiferente ser um educador "bancário" ou um educador "problematizador". (FREIRE, 2005, p. 25)

É muito provável que os alunos ao passarem pelo processo de ocupação cultivaram o espírito presente proposto em Freire (2005). E assim como relembra o educador, não significa que os professores devam se eximir de uma postura de ação pedagógica. Dessa forma, optamos por desenvolver algo que além de oferecer uma ruptura de uma noção tida como verdadeira do processo científico, fosse também problematizadora. Algo que possibilitasse aos alunos investigar e trazer a sua bagagem pessoal e social em torno de uma atividade de investigação. Este processo possibilitaria uma apreensão mais próxima da reflexão com o mundo, pois ' quando o homem compreende sua realidade, pode levantar hipóteses sobre o desafio desta realidade e procurar soluções .' (FREIRE, 1979).

Um problema consiste de situações dificultosas, para as quais não existem soluções fechadas; uma situação, quantitativa ou não, que pede aos sujeitos envolvidos uma solução não evidente. Um dos modos mais comuns pelo qual um cientista tentar resolver um problema é pela investigação científica (GIL-PÉREZ et.al, 1992). Prática esta, circunscrita a variáveis sociais, econômicas, metodológicas, etc. Assim, problematizar é possibilitar ao

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estudante criar, pensar, explorar toda e qualquer forma de conhecimento e objetos de seu pensamento na busca pela solução (MACHADO, 2012).

Ser um professor problematizador traz consigo o compromisso do diálogo, do respeito aos conhecimentos dos alunos, criticidade, reconhecimento e assunção da identidade cultural, respeito à autonomia do ser do educando, apreensão da realidade e tantas outras disposições tão bem explicitadas no livro Pedagogia da autonomia de Paulo Freire (2000). O trabalho do autor permitiu o desdobramento ou inspirou diversas novas propostas de ensino, inclusive nas áreas de ciências, como é o caso da desenvolvida por Angotti, Delizoicov e Pernambuco (2002) no que foi chamado de três momentos pedagógicos. Uma proposta que procura se descortinar em uma estrutura dialética de ação pedagógica partindo da realidade dos alunos, sistematizando os conhecimentos e os extrapolando. Muito embora estivéssemos imbuídos de aspectos essenciais presentes nos três momentos pedagógicos devido a nossa formação e as leituras já efetuadas nesta direção, não foi intenção primeira construir a proposta didática presa a esta estrutura. Mas, é preciso deixar claro que ela foi base inspiradora, sobretudo nos propósitos subjacentes à obra freiriana, na perspectiva de se trazer a problematização para as aulas.

Um conjunto de aulas neste sentido deve possibilitar uma vivência que privilegie uma postura ativa dos alunos. Quando consideramos a possibilidade de desmistificar noções distorcidas de ciência, devemos nos atentar à natureza do trabalho científico e como se dá sua construção. Ao fazer com que o estudante encare uma situação problema e crie hipóteses para resolvê-la, ele estará também inserido em uma parte importante do fazer científico, assim como seus desdobramentos na construção de ciência, revelando para além do problema, outras variáveis envolvidas neste processo.

Que a ciência não se constrói sobre critérios universais e objetivos, tampouco representam uma verdade absoluta são noções já amplamente debatidas na filosofia da ciência (FEYERABEND, 2010, KUHN 2000). Paul Feyerabend considera que realidade é a manifestação daquilo que é real e que essa manifestação pode se dar de diferentes maneiras para cada indivíduo. Portanto o cientista ao propor uma teoria que explique um fenômeno, está criando-a baseado na sua própria noção de realidade e nisso a ciência seria apenas uma percepção do mundo.

Com essa ideia de realidade, Feyerabend também tenta mostrar que a ciência é uma construção humana passível de interesses diversos, subjetividades, acidentes e extensões sociais das mais diversas (FEYERABEND, 2010). Isso contraria a visão de senso comum da ciência como 'descontextualizada e socialmente neutra'. Tais concepções sobre a ciência compõem o que Gil-Pérez chama de 'noções distorcidas' sobre a ciência. Os alunos normalmente, como mostra o autor, cultivam essas 'noções distorcidas' e veem a prática científica como independentes das relações sociais e, dessa forma, sendo os cientistas seres 'acima do bem e do mal' (GIL-PÉREZ, et al 1992).

Partindo da situação engendrada de ruptura às noções distorcidas de conhecimento científico e utilizando uma estrutura problematizadora, procuramos desenvolver um conjunto de aulas que fomentasse nos alunos

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uma percepção da influência humana e sócio-histórica na construção do conhecimento científico.

## A proposta didática

De tal forma a dialogar com o planejamento anual realizado pelo professor em conjunto com os alunos, no qual foram elegidos os conteúdos, sua organização e formas de avaliação, escolhemos trabalhar com as turmas do 1º ano do ensino médio, que no momento da aplicação da atividade desenvolveriam os temas de astronomia básica e a revolução copernicana.

Como situação problematizadora, o grupo optou por uma proposta semelhante a da conhecida experiência da caixa preta (SOUZA, 2008), na qual os alunos tentam descobrir o que há no interior da caixa, sem poder acessá-la diretamente. Neste processo, os alunos elaboram hipóteses, as defendem, as refutam, as redigem, as avaliam e também têm a chance de publicar suas propostas de explicações para convencer os outros de seus argumentos e dados.

Considerando o contexto da revolução copernicana, construímos caixas pretas cujo interior remetessem às observações realizadas e relatadas por Tycho Brahe e Galileu. Cada caixa representava uma importante observação astronômica desses personagens históricos. Com base na experiência de observação das luas de Júpiter descritas por Galileu, a primeira caixa era composta por três miçangas, presas por três fios distintos em lugares diferentes, na qual um feixe de luz projetava uma sombra das miçangas em um anteparo semi-fosco.

Figura 01: Caixa relacionada ao Galileu

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Os alunos, ao incidirem a luz, deveriam elaborar hipóteses sobre o formato e a posição dos objetos na caixa. Com isso buscamos verificar de que maneira os alunos descreveriam e distinguiriam os objetos. Galileu em 'O mensageiro das estrelas' em primeiramente não soube distinguir as luas de Júpiter, tampouco as considerava inicialmente como luas.

Relacionando a experiência observacional de Tycho Brahe na descrição do cometa de 1577, a segunda caixa era composta por miçangas coloridas, semitransparentes fixadas em linhas e presas às extremidades da caixa, de modo a simular um céu de estrelas fixas. Algumas das miçangas estavam suspensas como pêndulos. Os alunos tinham um visor e um laser

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para poder olhar o interior da caixa. Ao observar a caixa os alunos deveriam desenvolver critérios de classificação dos tipos de objetos no seu interior. Com este enunciado buscamos fazer com que os alunos percebessem características dos objetos e os agrupassem simulando de certa maneira a distinção que Tycho Brahe teve de fazer de cometas, planetas e estrelas. Os objetos pendulantes representariam uma categoria de objetos que se movem de maneira diferente dos demais, como pareceu o cometa em 1577.

Figura 02: Caixa relacionada ao Tycho Brahe

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A sequência de aulas foi dividida em três etapas: na primeira aula a caixa preta foi apresentada aos estudantes separados em grupos com a finalidade de realizar as observações, em seguida classificar e descrever os objetos no interior das caixas. Na segunda aula os mesmos grupos se reuniram, e a partir do que produziram na primeira construíram um artigo científico para descrever as observações realizadas, hipóteses levantadas, justificando-as e apresentando uma conclusão. Para que eles vivenciassem os procedimentos científicos, os próprios alunos escolheram, segundo critérios particulares o melhor artigo através de um questionário online, onde deveriam individualmente ler e avaliar os trabalhos dos outros grupos, qualificando-os por meio de uma nota e justificando-a.

A terceira aula foi dividida em três partes. Na primeira, o resultado da votação dos alunos como melhor hipótese seria exposto propositadamente como 'a verdade' sobre a caixa. Nosso intuito com isso era fazer com que os alunos se sentissem incomodados com a validação de uma hipótese eventualmente diferente da deles. A segunda parte conectava os procedimentos que simulavam os científicos vivenciados por eles ao trabalho de observação, registro e publicação do cometa em 1577 e das luas de Júpiter realizados por Tycho Brahe e Galileu Galilei respectivamente. Ao estabelecer esta relação buscávamos mostrar que ambos os cientistas também partiram de observações, desenvolveram hipóteses e publicaram suas ideias enfrentando para isso desafios de diversas ordens como financeiros, religiosos e opositores de seus trabalhos. Ao final mostramos outros exemplos de produção de conhecimento enfatizando a lógica de aprovação do artigo por uma comunidade acadêmica. Citamos em especial o caso descrito em Bagdonas (2015) em que o cosmólogo Alexander Friedmann submeteu um artigo contestando as soluções criadas e apresentadas por Einstein sobre a constante cosmológica e o próprio Einstein como parecerista negou o artigo, tendo posteriormente que admitir o erro. Com a terceira aula esperávamos que os estudantes reconhecessem alguns processos que eles realizaram como semelhantes ao que os cientistas fazem. Também buscávamos que eles

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reconhecessem que existem influências de diversas ordens na produção do conhecimento científico para que se possa ter uma teoria mais aceita.

Após a aplicação das três aulas, formulamos uma questão, que seria aplicada na forma de avaliação escrita, a propósito de aferir se esses alunos destacariam aspectos sociais, históricos ou pessoais como influentes no processo de construção do conhecimento científico.

## Resultados

Ao explicitarmos o artigo ganhador como representante da 'verdade' e suas relações com os cientistas, os alunos demonstraram bastante desconforto com o fato de o 'conhecimento verdadeiro' ser fruto de um consenso de uma comunidade acadêmica, tanto na experiência deles, quanto no recorte histórico dos cientistas e nos dias atuais. Falas como ''Não é justo esse grupo ganhar, nossa hipótese é bem melhor que a deles ''; ' não pode ser isso, se for papelão a sombra muda! ' foram anotadas no momento de explicação da terceira aula.

De tal forma a avaliar o conhecimento relativo ao fazer ciência dos alunos foi solicitado que eles individualmente apontassem e justificassem quais os fatores que mais influenciam na produção do conhecimento científico.

Diante do conjunto de 93 respostas foi possível após intensas e sucessivas leituras de todas as justificativas apresentadas pelos alunos, construir 3 dimensões de análise. Na primeira delas os alunos justificam corretamente a questão apontando fatores sociais, políticos, culturais (amizade, dinheiro, crenças entre outros) na produção do conhecimento científico, na segunda, se limitam a aspectos técnicos como a qualidade da argumentação ou a redação do texto do artigo e na terceira, chamada de indeterminada, agrupamos todas as respostas confusas, de texto ou caligrafia difíceis de entender.

Das três turmas onde foram aplicadas as aulas, obtivemos 93 respostas da avaliação escrita. Destes, 18 respostas foram consideradas indeterminadas, 36 apontaram elementos técnicos e 39 apresentaram de maneira explícita os fatores sociais, culturais e/ou políticos como influenciadores do fazer ciência.

A partir da análise das avaliações escritas dos alunos constatamos que muitos deles argumentaram no sentido de mostrar as razões pelas quais os condicionantes humanos influenciam a transformação de uma hipótese em conhecimento para a sociedade. Abaixo seguem algumas passagens de destaque das respostas à questão de quais aspectos mais interferem na produção de uma verdade científica:

'Qualidade de argumentação - um bom argumento com fontes verdadeiras e confiáveis é necessário para demonstrar que o estudo é certo, para deixar claro a hipótese e comunicar a todos.'

'Se você não souber argumentar, você não irá de jeito nenhum, convencer o povo. Sem dinheiro, você não poderá publicar a sua ideia'

'Crença: crença, pois muitos cientistas se opõe a ideias da igreja (o que é um absurdo nos tempos antigos causando a morte dos que fossem contra a igreja) e as tretas pessoais pois se um cientista

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publica uma ideia e a pessoa que vai avaliá-lo não gosta desse cientista por algum motivo (aparência, ideias, etc) ele não irá aceitar e dirá que ele está errado.'

Crenças: as vezes atrapalha, pois se uma pessoa crê em algo, ela só vai acreditar em outra com uma hipótese bem completa'

'Dinheiro: para defender sua ideia, você precisa ter influência e também fazer observações com alguns instrumentos'

Graças ao dinheiro, Tycho construiu grandes instrumentos astronômicos que ajudou em suas hipóteses. Então se tiver um bom investimento em sua tese, mais provas terá que aquilo é real.'

'' A física é igual a vida, feita de incertezas. Eu pensei isso sozinha.''

No processo de análise notamos uma dificuldade para interpretar as respostas devido à linguagem utilizada pelos alunos. Discutimos em grupo as respostas a fim de compreender os raciocínios implícitos dos alunos. De toda maneira, abundam exemplos de associações das práticas humanas como fatores influentes à construção do conhecimento científico.

## Algumas considerações

A partir de um debruço sobre um ambiente escolar incomum, uma instituição de ensino em um período de pós-ocupação, o presente trabalho procurou descrever uma atividade pedagógica pautada nos ideais freirianas a respeito da problematização. Com o objetivo de que os alunos compreendessem que o conhecimento científico é fruto de uma construção humana, optamos por implementar em nossa elaboração didática dos planos de aula questões que promovessem vivências e reflexões acerca de alguns aspectos do processo científico. Notamos que houve um engajamento por parte da maioria dos alunos e uma curiosidade para desvendar o interior da caixa. O que nos indica um potencial didático da atividade quanto à participação e envolvimento com a proposta.

Mesmo considerando algumas respostas da avaliação dissertativa como incompletas, o conjunto de respostas consideradas válidas permitiu concluir que os alunos adotaram como fatores mais influentes na transformação de hipótese em 'verdade' para a sociedade: a qualidade da argumentação e as crenças religiosas. Conforme os recortes supracitados o papel das crenças parece estar intimamente relacionado ao período da revolução copernicana em que os trabalhos dos cientistas não concordavam com as visões veiculadas pela Igreja. A apropriação destas passagens demonstra que a escolha do recorte histórico foi exitosa, sendo incorporada argumentação dos estudantes como a utilização do caso de Tycho Brahe ou Galileu na justificativa da resposta.

Na aplicação das aulas, a insatisfação com o método de escolha do grupo ganhador - portanto o 'verdadeiro' - e consequente associação com a validação via artigos dos trabalhos científicos nos possibilita aproximar uma desconstrução da noção de conhecimento verdadeiro. Apontando para as influências humanas e sociais da comunidade científica na validação dos conhecimentos. Ademais, o conjunto das respostas e as argumentações dos

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alunos são indícios de uma primeira compreensão de que a ciência não é uma atividade neutra, e está também intrinsecamente ligada à fatores sociais, pessoais, econômicos, culturais e políticos.

Por fim, o estudo aqui realizado é bastante preliminar e serve como sugestão de temática para futuras aplicações e desenvolvimento de novos projetos nos diversos ramos dos saberes escolares.

## Referências Bibliográficas

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