APLICAÇÃO DE UMA PROPOSTA DIDÁTICA UTILIZANDO A HISTÓRIA E FILOSOFIA DA CIÊNCIA PARA AUXILIAR A TRANSPOSIÇÃO DO TEMA ''GALÁXIAS COM NÚCLEOS ATIVOS" PARA O ENSINO MÉDIO

## APLICAÇÃO DE UMA PROPOSTA DIDÁTICA UTILIZANDO A HISTÓRIA E FILOSOFIA DA CIÊNCIA PARA AUXILIAR A TRANSPOSIÇÃO DO TEMA 'GALÁXIAS COM NÚCLEOS ATIVOS' PARA O ENSINO MÉDIO

## Fernando Custodio Cerqueira Campos 1 , Brenda Braga Pereira 2

- 1 Universidade Federal de Itajubá/Departamento de Física e Química/fernandoc2.campos@gmail.com

## Resumo

Esse artigo apresenta resultados parciais relativos ao desenvolvimento de investigação na qual consistiu na implementação de uma proposta didática a partir de duas perspectivas, o ensino de Física por meio de uma abordagem que utiliza a história e filosofia da ciência e a transposição didática de temas contemporâneos em Física, isso em conjunto com um tema potencialmente motivador que é o desenvolvimento da astronomia e da cosmologia. Essa prática foi realizada por meio de seminários para alunos do terceiro ano do ensino médio, evidenciando aspectos históricos e filosóficos da ciência que ao longo dos séculos desenvolveram as ideias sobre a existência de galáxias e suas formas, apoiado nesse assunto, o tema atual transposto foi a construção do modelo unificado de galáxias com núcleos ativos. O objetivo foi desenvolver nesses seminários, uma experiência participativa e dialógica com os alunos. Além disso, tinha-se o intuito de evidenciar uma consciência sobre o desenvolvimento da ciência como um conhecimento vivo e passível de contestação, trabalhar questões conceituais da Física moderna a partir da transposição didática do tema. Como resultado constata-se a qualidade das respostas do alunos a partir de questões sobre a história do desenvolvimento de certas concepções acerca da cosmologia e de conceitos Físicos mais específicos desenvolvidos em épocas modernas.

Palavras-chave : História e filosofia da ciência; Transposição didática; Ensino de cosmologia.

## Introdução

A partir do século XX surgiu uma tomada de consciência que a história humana foi e continua a ser uma aventura desconhecida, perdeu então o entendimento sobre o determinismo científico e histórico (MORIN, 1999). Porém o pensamento de que o conhecimento é algo estável e imutável perdura na concepção de alunos do ciclo básico e até recém-ingressos nas universidades (MOREIRA et al., 2007). Em vista desse panorama, existe a necessidade do professor trabalhar sentidos epistemológicos do fazer ciência, para formar cidadãos cientificamente cultos e que compreendam o processo do desenvolvimento da ciência.

Lidar com questões históricas do desenvolvimento de ciências, por exemplo, da cosmologia pode agregar um valor ainda maior quando há uma sequência cronológica chegando até a época hodierna. Essa estratégia pode estender-se a temas mais atuais, da Física contemporânea, como os estudos sobre buracos negros, os questionamentos sobre o futuro do nosso universo, possuem várias divulgações em mídias e em redes sociais, muito provavelmente, podem instigar nos estudantes discussões e debates sobre a ciência nos nossos dias (GAMA e ZANETIC, 2009).

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Por outro lado, com a utilização de assuntos contemporâneos, surge a necessidade de uma adaptação do trabalho científico para a sala de aula. De uma forma geral, essa adaptação pode ser compreendida como uma transposição didática. A transposição didática é o processo de modificações pelas quais determinados saberes passam da construção do cientista até o saber ensinado na escola. Esses saberes são divididos em três níveis, sendo eles: os saberes sábio, a ensinar e o ensinado (ALVES FILHO, 2000).

O saber sábio é o trabalho do cientista, é compreendido como uma forma de entendimento sobre a realidade, uma propriedade íntima do intelectual, dialogada com ele mesmo. Quando divulgado entre os pares, apresenta um caráter de escrita próprio da comunidade interessada na área da produção. Ele se apresenta de forma depurada e em linguagem impessoal, não retrata eventuais detalhes de sua construção e omite o contexto no qual o cientista está inserido. O saber a ensinar é um produto organizado e dividido em níveis de dificuldade, a partir de um processo da descontextualização do saber sábio. Sua divulgação é, geralmente, feita por livros-textos e manuais de ensino, com uma formatação organizada por certos critérios, totalmente diferente daquele do saber sábio. Já o saber ensinado é a transposição realizada pelo professor no ambiente escolar, na preparação de suas aulas, a partir do livro-texto ou de outro material produzido pelo saber a ensinar.

Logo, observa-se que, o conhecimento entre a pesquisa e o da sala de aula são sujeitos a modificações significativas. A nosso ver, é evidente que isso é necessário, mas o que pode ocorrer nesse processo de transposição para o contexto escolar é que determinados elementos deste conhecimento sofrem uma descontextualização e despersonificação de aspectos que seriam fundamentais para que os alunos pudessem compreender o conhecimento científico como o resultado de um processo que tem por objetivo a busca de respostas a problemas (NEHRING e PIETROCOLA, 2000).

Nesse processo é importante compreender que, a descontextualização do conhecimento está na forma como é desvinculado o problema de pesquisa que lhe deu origem, as questões históricas, o meio onde foi realizada a produção científica. E a despersonificação está na remoção das motivações pessoais e ideológicas dos produtores do conhecimento científico (ERROBIDART e GOBARA, 2011).Diante do exposto, surge a seguinte questão: se o tema na sala de aula fosse a própria produção científica do pesquisador, transposta por ele seria possível promover um maior entrosamento entre essa 'transdução' do saber sábio para o saber a ensinar?

A partir dessa problemática, realizou-se uma pesquisa para verificar a qualidade da resposta dos alunos a um questionário com relação a aspectos da história e filosofia da ciência HFC e de conceitos técnicos. Foram elaborados seminários para alunos do ensino médio com o tema 'cosmologia'. A forma como ocorreram esses seminários está dividida em dois momentos, na primeira parte foi trabalhado aspectos da história da cosmologia, apresentando uma Física com menos rigor matemático de forma mais filosófica e conceitual. No segundo momento foi exposto um material mais contemporâneo, os estudos sobre galáxias com núcleos ativos (AGNs - active galactic nucleus). A transposição didática foi elaborada pelo autor deste trabalho atuante em um projeto de iniciação científica realizado no Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA) intitulado 'condições físicas da região emissora de linhas coronais em SDSS AGNs: o caso de [NeV] e [FeVII]'.

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## Metodologia

Essa pesquisa se propôs a investigar se a estratégia didática relacionada a seminários pode promover, ao educando, a habilidade de questionar ativamente o papel desenvolvido pela ciência e o valor de suas descobertas. Cabe destacar que a Ciência é ativa no desenvolvimento da sociedade e, quando se analisa em especial, o contexto da cosmologia, o trabalho da ciência visa responder questões mais profundas, que contribuem para o pensamento filosófico. Ou seja, há uma tentativa de aproximação da verdade para os mais pertinentes questionamentos humanos, entre eles a origem da nossa própria existência.

Os seminários foram realizados em uma turma de terceiro ano do ensino médio em uma escola particular do município de Itajubá - MG. Eles foram separados em dois blocos de quatro aulas, realizados em semanas distintas e possuía o seguinte título: 'Uma breve história da cosmologia - antiguidade e idade média' e 'Uma breve história da cosmologia - modernidade'.

Com o intuito de evidenciar se os seminários proporcionam uma aprendizagem significativa, foi utilizada para essa pesquisa uma abordagem qualitativa para uma pesquisa de nível exploratória. Ao que se atribui à pesquisa exploratória Gil (2008, p. 27) salienta que 'o produto final deste processo passa a ser um problema mais esclarecido, passível de investigação mediante procedimentos mais sistematizados'.

Vale destacar que a natureza do projeto é de pesquisa aplicada, que se configura como um método mais sistematizado e que pode ser utilizado em outro estudo, a partir de problemas isolados identificados nessa prática. Esse tipo de pesquisa tem o objetivo de gerar conhecimentos para aplicação prática em vista de um problema que já foi exposto em um panorama já explicitado (GERHARDT e SILVEIRA, 2009).

Após os seminários, os resultados foram analisados por meio de questionários realizados com os alunos composto por oito questões. Nesse processo, aspectos como a capacidade de descrever e compreender os fenômenos foram avaliados. A partir disso, foi possível evidenciar a potencialidade da utilização de aspectos histórico-filosóficos em conjunto com a transposição didática (ainda com uma perspectiva filosófica) para tratar de forma epistemológica assuntos da antiguidade e contemporâneos.

Na elaboração do trabalho, foi adotado um questionário aberto com oito questões, com ele o indivíduo pode dar suas próprias respostas com maior liberdade. Por outro lado, para o pesquisador a interpretação desta forma é trabalhosa e fundamental para a análise desse material, em vista das inúmeras possibilidades de respostas, é necessário formalizá-las ou codificá-las, separar o conteúdo em categorias analíticas (DEMO, 2013).

A forma como as questões foram separadas em categorias para a análise, seguiram alguns critérios de competências expressadas nas respostas, esses parâmetros foram: A capacidade de argumentar sobre questões históricas envolvendo o desenvolvimento da ciência; A aptidão em argumentar sobre características epistemológicas acerca da ciência; a compreensão dos conceitos técnicos. As questões separadas pela sua classificação estão expostas no tópico análise dos dados. O desenvolvimento dos seminários é relatado no tópico a seguir.

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## Análise dos dados

Para esse trabalho optamos por analisar 63 respostas mediante as categorias de analise citadas, anteriormente, em nossa metodologia. Essas categorias analíticas, baseadas nessas capacidades como critério de avaliação, foram divididas entre respostas satisfatórias, medianas e não satisfatórias. Ao longo desse tópico, foram selecionadas algumas respostas que merecem destaque, essas foram transcritas.

Para a primeira categoria, 'a capacidade de argumentar sobre questões históricas envolvendo o desenvolvimento da ciência', duas questões foram analisadas. As repostas consideradas satisfatórias possuem considerações sem erros, as medianas possuem informações com características certas e erradas e as não satisfatórias nenhuma consideração com informações corretas.

Sobre a questão: 'Para você, o que fez esse modelo cosmológico durar por tanto tempo?' (essa questão era acompanhada por uma imagem que ilustrava o modelo ptolomaico). Houveram quatro respostas avaliadas como satisfatórias cinco como não satisfatórias e três como medianas. A seguir, encontra-se exemplos de cada uma delas:

Exemplo de Resposta satisfatória: 'O modelo foi considerado por muito tempo aceito, pois não havia instrumentos necessários para a real compreensão do universo, como ocorre atualmente, então observa-se o Sol, olhando para o céu e nessa visão é ele quem da a volta na Terra, por isso ela está no centro do universo'.Resposta de A4.

Apesar de não expor de maneira muito clara as suas ideias, o A4 trabalhou um aspecto sobre a influência da nossa percepção do céu como algo que pode atrapalhar as nossas concepções. No entanto, ao avaliar sua resposta com o critério epistemológico, surgem algumas constatações errôneas, como se hoje existisse a total compreensão do universo.

Exemplo de Resposta mediana: 'O que fez esse modelo durar por algum tempo foi a falta de conhecimento e acesso ao espaço, antes a tecnologia não era avançada a ponto de chegarmos a uma certa conclusão'.Resposta de A5.

A resposta de A5 foi considerada mediana por indicar que o único problema foi a falta de tecnologia, ela indica que esse modelo durou 'algum tempo', entretanto é fundamental destacar que foram milênios.

Exemplo de Resposta não satisfatória: 'Porque as pessoas diziam que a Terra está no centro'. Resposta de A7.

A resposta é considerada não satisfatória, pois não houve argumentação e não expressa nada do que é necessário para os critérios estabelecidos nessa classificação.

Em relação a questão: 'Por que na época do renascimento alguns cientistas como Galileu e Kepler eram perseguidos pela inquisição?'. Houve três respostas satisfatórias e nove não satisfatórias, a resposta mais encontradas foi 'porque eles iam contra as ideias da igreja' e essas foram indicadas como não satisfatórias, a informação não está errada, mas não argumentaram com maiores detalhes.

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Exemplo de Resposta satisfatória: 'O medo da igreja do pensamento cético se propagar, e contrariar alguns pensamentos religiosos que alimentariam a seguir seus desejos sem questionar 'a vontade de Deus'' . Resposta de A3

Se a igreja possuía ou não esse medo é algo questionável, mas o fulano A3 desenvolveu um pensamento mais reflexivo, e por isso, foi indicada como satisfatória.

Exemplo de Resposta não satisfatória: 'Na época a igreja prevalecia como principal fonte de conhecimento e os cientistas, por serem 'contra' a ideia que Deus criou o universo, criando assim uma enorme polêmica na sociedade'. Resposta de A4.

- A resposta de A4 foi considerada não satisfatória por não possuir informações condizentes a situação da época do renascimento, os cientistas perseguidos não questionavam a existência de Deus, e sim características atribuídas para a mecânica e a forma dos astros.

Para a segunda categoria, 'a aptidão em argumentar sobre características epistemológicas acerca da ciência', uma questão foi analisada sendo ela: 'Para você, a ciência trabalha com certezas ou com dúvidas? Ela é algo que se modifica com o tempo? Se sim, isso torna ela uma ferramenta que não possui a capacidade de se aproximar das verdades da natureza?'.

- É importante esclarecer que, as respostas satisfatórias possuem considerações que indicam a percepção da ciência como algo passível de contestação e que trabalha com incertezas, as medianas possuem informações com características certas e erradas e as não satisfatórias apresentam a ciência como detentora das verdades.

Nove respostas foram analisadas, duas foram consideradas não satisfatória, pois afirmaram que a ciência trabalha com certezas, duas medianas, afirmando que a ciência trabalha com dúvidas até chegar nas 'verdades', cinco foram consideradas satisfatória.

Exemplo de Resposta satisfatória: 'A ciência lida com dúvidas, por isso muda com o tempo. Na verdade ela se aproxima mais da 'realidade natural' graças as teorias sendo substituídas frequentemente'. Resposta de A2

A resposta de A2 é destacada pela percepção de que a ciência é um conhecimento vivo, mutável ao longo do tempo. Cabe lembrar que, essa consideração era um dos objetivos principais dessa atividade.

Exemplo de mediana: 'A ciência é questionadora, vai se adaptando ao longo do tempo com novas teorias, até obter as verdades'. Resposta de A8

Exemplo de Resposta não satisfatória: 'A ciência trabalha de forma exata, os cientistas buscam a verdade'. Resposta de A9

Para a terceira categoria, 'a compreensão dos conceitos técnicos', cinco questões foram analisadas. As respostas tidas como satisfatórias apresentam considerações corretas sobre o conceito físico, as medianas conceitos certos e errados, as não satisfatórias apenas considerações com informações erradas. As questões transcritas a partir daqui foram avaliadas por meio dessa classificação. Nesse trabalho apresentaremos a analise da questão: Qual a importância da espectroscopia?, Nossa analise revelou que, apenas um aluno respondeu de forma satisfatória:

Exemplo de Resposta satisfatória: 'Ela é importante pois permite analisar os materiais dos quais são constituídas as estrelas, além de realizar

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experimentos relacionados à distância e velocidade de objetos celestes'. Resposta de A1

Depois, dialogando com os alunos, foi possível perceber que não foi ficou claro o que significava espectroscopia com relação aos espectros.

Sobre a questão: 'Comente sobre como foi inferido que o universo está em expansão'. Uma resposta foi considerada satisfatória, cinco foram consideradas não satisfatórias e três foram consideradas medianas.

Exemplo de resposta satisfatória: 'Com a espectroscopia, a partir disso foi possível verificar que objetos que se distanciam tem uma tendência para o vermelho, e os que se aproximam uma tendência para o azul'. Resposta de A1

A resposta considerada satisfatória foi do A1, o mesmo aluno que respondeu a ultima questão sozinho, ele compreendeu o que é espectroscopia e a partir disso teve clareza para responder essa pergunta.

Exemplo de resposta mediana: 'Com as cefeidas, que emitem pulsos luminosos, ou com estudos sobre os espectros, pode-se notar diferenças como a 'tendência para o azul' ou 'tendência pro vermelho' (para objetos mais próximos e distantes, respectivamente)'. Resposta de A2

- O A2 não entendeu o que foi constatado nos estudos com as cefeidas, apresentou a resposta sobre os desvios para o vermelho de certos objetos no espectro, mas não possui clareza sobre os conceitos. A nosso ver, é possível que, a quantidade de informações contidas nos seminários tenha sido densa, provocando assim, essas confusões.

Exemplo de resposta não satisfatória: 'Todo corpo tende a se expandir, por isso sugeriram que o universo também se expande'. Resposta de A9.

Essa resposta de A9 foi repetida por vários alunos, indicando essa característica natural dos corpos se expandirem, se trata de uma concepção errônea, por isso foi classificada como não satisfatória.

Sobre a questão: 'Qual a importância de se estudar as galáxias com núcleos ativos?'. Seis respostas foram consideradas medianas, respostas vagas, só indicando que é útil para entender o desenvolvimento das galáxias, uma resposta foi considerada satisfatória.

Exemplo de resposta satisfatória: 'de estudar tais galáxias, pode-se observar como o universo se comportava quando era mais novo, esclarecendo dúvidas e pontos cegos a respeito da cosmologia e até do homem'. A1

O A1 entendeu que esses objetos se tratam de galáxias nas suas primeiras fases de desenvolvimento, foi a melhor resposta para essa pergunta.

Exemplo de resposta mediana: 'estudando ela é possível entender como as galáxias se desenvolvem'. A9

Sobre a questão: 'O que você entendeu sobre galáxias com núcleos ativos?'. Cinco respostas foram consideradas medianas, ela se repetiu muito e basicamente indicava que um AGN: 'possui um objeto massivo no centro, com altas energias, aquecendo gases e emitindo muita luz'. Uma resposta foi considerada não satisfatória e uma satisfatória.

Exemplo de resposta satisfatória: 'São galáxias que possuem um buraco negro ativo em seu centro e estão nos primeiros estágios de sua evolução, representando fases mais primitivas do universo. Resposta A1

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Essa resposta do A1 foi destacada por fugir dos padrões já citados encontrados nas outras, mas que indica uma boa compreensão do tema.

Exemplo de resposta mediana: 'possui um objeto massivo no centro, com altas energias, aquecendo gases e emitindo muita luz'. Resposta de A9.

A reposta de A9 pode ser confundida com a própria definição de galáxias, a resposta se repetiu muito, parte dos alunos possivelmente trocaram informações entre eles para responder essa questão.

Exemplo de resposta não satisfatória: 'Núcleos ativos serio o Sol ou a iluminação da galáxia ou de qualquer outra galáxia, se não habitassem um núcleo as galáxias seriam parte da escuridão'. Resposta de A6.

A resposta de A6 foi considerada não satisfatória por não possuir nenhuma informação correta.

Sobre a questão: 'Por que existem espectros diferentes para galáxias de núcleos ativos se acreditam se tratar de um mesmo tipo de objeto?'. Cinco respostas foram consideradas não satisfatórias, estavam próximos de irem embora, não responderam com muita dedicação, tiveram muitas respostas iguais e sem sentido, sendo assim, por essas considerações, foram retiradas da análise. Uma foi considerada satisfatória.

Exemplo de resposta satisfatória:'Pois o ângulo de observação varia de uma para a outra, e em virtude disso, algumas galáxias podem apresentar espectros de ondas mais estreitas devido as nuvens de poeira que rodeiam seu centro e que absorvem parte da energia emitida'.Resposta A1.

Não esperávamos que o aluno conseguisse explicar várias peculiaridades sobre o modelo unificado das galáxias com núcleos ativos, mas para nossa surpresa ele conseguiu inferir algumas considerações de forma correta. Novamente observase que, o A1 entendeu a questão sobre espectroscopia.

## Conclusão

A partir dos dados, foi possível perceber a necessidade de esclarecer alguns conceitos dos conteúdos da Física e da História dentro dos três critérios adotados na nossa classificação, que são: a capacidade de argumentar sobre questões históricas envolvendo o desenvolvimento da ciência, a aptidão em argumentar sobre características epistemológicas acerca da ciência e a compreensão dos conceitos técnicos.

Sobre o critério de classificação 'a capacidade de argumentar sobre questões históricas envolvendo o desenvolvimento da ciência', grande parte das respostas foram não satisfatórias, os alunos não tiveram a capacidade de argumentar indicando características da época cobrada nas questões. A prática trouxe uma sequência cronológica, mas foi algo trabalhado muito rapidamente. Foi possível verificar durante as práticas, um interesse maior sobre as questões envolvendo aspectos da Física do que da História.

O critério 'a aptidão em argumentar sobre características epistemológicas acerca da ciência' foi o que teve um número significativo de respostas satisfatórias. A nosso ver, esse acompanhamento cronológico ao longo do desenvolvimento da

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cosmologia, apesar de rápido, pode possibilitar uma visão acerca do desenvolvimento científico, como algo mutável e de possível contestação.

As questões classificadas pelo critério de avaliar 'a compreensão dos conceitos técnicos' estão mais relacionadas sobre a eficiência da transposição didática sobre as galáxias com núcleos ativos, nessas questões é possível evidenciar que a maioria é de respostas medianas. Considera-se que isso, esteja atrelado ao fato desse tema ser mais denso conceitualmente.

Por meio dessa transposição foi possível trabalhar as questões da Física moderna, a interação da matéria com a radiação a partir do espectro de emissão de determinados objetos astronômicos. A partir de uma temática, o conteúdo passa a ser contextualizado, torna-se mais atraente, porém a aplicação desses conceitos deveria ser trabalhada em um número maior de aulas. A nosso ver, é importante trabalhar questões interdisciplinares e conceituais com os alunos, apesar de não apresentarem um resultado muito satisfatório no questionário, demonstraram-se curiosos e questionadores ao longo desses dois seminários, evidenciando a transposição desse assunto como algo potencialmente motivador.

## Referências

ALVES FILHO, J. P. Regras da Transposição Didática aplicadas ao laboratório didático. Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v. 17, n.2, p. 174188, 2000.

DEMO, P. Metodologia da Investigação em Educação. Curitiba: Intersaberes, 2013

ERROBIDART, N. C.G.; GOBARA, S. T. A descontextualização das experiências de tiros alternados em livros didáticos de física. In: VIII Encontro Nacional de Pesquisa em e Educação em Ciências e I CIEC Congresso Iberoamericano de Investigación en Enseñanza de las Ciencias, 2011.

GAMA, L. D.; ZANETIC, J. . Abordagens Epistemológicas no Ensino de Física: A Cosmologia como tema motivador. In: XVIII Simpósio Nacional de Ensino de Física, 2009.

GERHARDT, T. E.; SILVEIRA, D. T. Métodos de pesquisa. UFRGS - Porto Alegre: Editora da UFRGS, 2009.

GIL, A. C. Métodos e Técnicas de Pesquisa Social. 6ª Ed. São Paulo: Atlas, 2008.

MOREIRA, M. A; MASSONI, N; OSTERMANN, F. História e Epistemologia da Física na Licenciatura em Física: uma disciplina que busca mudar as concepções dos alunos. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 29, p. 127-134, 2007.

MORIN, E. Os sete saberes necessários à educação do futuro. São Paulo: Cortez 1999.

NEHRING, C. M.; PIETROCOLA, M. As ilhas de racionalidade e o saber significativo: o ensino de ciências através de projetos. Ensaio. Pesquisa em Educação em Ciências, Minas Gerais - Belo Horizonte, v. 02, p. 99-122, 2000.

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