METODOLOGIA PARA IMPLEMENTAÇÃO DO PLANO INCLINADO DE GALILEU COMO OBJETO DA CINEMÁTICA GALILEANA E FACILITADOR DA APRENDIZAGEM EM FÍSICA NUMA PERSPECTIVA VYGOTSKYANA

## METODOLOGIA PARA IMPLEMENTAÇÃO DO PLANO INCLINADO DE GALILEU COMO OBJETO DA CINEMÁTICA GALILEANA E FACILITADOR DA APRENDIZAGEM EM FÍSICA NUMA PERSPECTIVA VYGOTSKYANA

## José Francisco Martins de Sousa 1

1 Professor EBTT do IFMA - Campus Santa Inês, BR 316 s/n , Bairro Canaã, CEP 65300-000, Santa Inês - MA. e-mail: jfmartins10@gmail.com

## RESUMO

No presente artigo tem-se um registro da metodologia de uma pesquisa, na qual buscamos resgatar o experimento histórico do plano inclinado de Galileu, com o uso de textos históricos e a experimentação, e sua real importância na compreensão da Física como construção do homem, como cultura, e gerar novos momentos de discussão e aprendizagem, estreitando assim a relação entre História, Filosofia e Ensino de Ciências. Tendo em mente verificar o contexto social, cultural e político de algumas descobertas científicas feitas por Galileu, proporcionando aos alunos uma maior reflexão, crítica e motivação no estudo da Ciência, em especial da Física e promover a alfabetização científica dos mesmos, a partir da discussão de fatos históricos (em forma de textos) essenciais ao desenvolvimento de teorias, leis, hipóteses e métodos na Física, é que se tem a consciência da real importância de um projeto desta natureza. Diversos pesquisadores no Ensino de Física têm apontado a História da Ciência, Silva (2015), Mathews (1995), Langevin (1992) e o laboratório, Alves (2000), Hottecke (2000), como ferramentas em potencial, quando se trata de melhorias no ensino. Diante de tamanha missão, objetivando executar o projeto em todas as etapas, realizou-se uma pesquisa bibliográfica da temática em fontes confiáveis, Cohen (1988), Thuillier (1994), escolha do experimento histórico, passível de montagem com adaptações, mas que manteve a possibilidade de reproduzir os fenômenos desejados, planejamento e execução de uma sequência didática, priorizando efetivar a discussão de tópicos referentes à História e Filosofia da Ciência, o desenvolvimento do conhecimento científico e a contextualização das descobertas científicas no âmbito da Cinemática. Desta forma, destaca-se como produto educacional da pesquisa a sequência didática transcrita de forma clara e objetiva com todos os elementos necessários.

Palavras-chave : Ensino de Física, Plano Inclinado, Cinemática Galileana.

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## 1. INTRODUDUÇÃO

O resgate de experimentos históricos é uma ferramenta de grande importância no ensino de Ciências (de Física). Proporciona que o aluno identifique no conhecimento físico, enquanto construção humana, formas de mudar nosso meio, de contribuir para a sociedade, para a cultura em geral. Segundo Hottecke (2000, p. 344) 'o método de replicação de experimentos históricos torna possível entender a ciência como um trabalho prático que acontece no laboratório. Ele permite uma ideia da experimentação na história da ciência'. O experimento histórico insere o laboratório, assim como também a história da ciência, nas aulas de Física de forma mais motivadora, mais prazerosa e mais lúdica, permitindo que os alunos se encantem e vislumbrem na Física uma ciência que evolui a cada dia, com a contribuição de diferentes cientistas, em diversos países até mesmo em épocas diferentes.

Ao buscar por metodologias e recursos que, no âmbito das aulas de Física, proporcionem uma maior integração entre aquilo que é ensinado e o que realmente é essencial na visão de mundo dos estudantes, dá um impulso a mais na introdução da História das Ciências no ensino. Essa mostra como de fato o pensamento científico é modificado e construído no transcorrer do tempo, desmistificando aquilo que conhecemos como método científico. Com a História da Ciência, as aulas são transformadas em momentos desafiadores e de reflexão. Nessa linha de pensamento, na presente pesquisa buscou-se um resgate do experimento histórico Plano Inclinado de Galileu .

Na própria afirmação de Matthews encontramos a preocupação com o uso da investigação histórica no ensino de Ciências:

A investigação histórica do desenvolvimento da ciência é extremamente necessária a fim de que os princípios que guarda como tesouros não se tornem sistema de preceitos apenas parcialmente compreendidos ou, o que é pior, um sistema de pré-conceitos. A investigação histórica não somente promove a compreensão daquilo que existe agora, mas também nos apresenta novas possibilidades. (MACH apud MATTHEWS, 1995).

O ensino de Ciências fazendo uma abordagem histórica e filosófica sem dúvida torna-se muito mais motivador e interessante, até em muitos casos lúdico, permitindo que os alunos identifiquem que todo conhecimento é fruto do trabalho de diferentes personagens. Assim a Física não é apresentada como acabada, absoluta, mas uma área que está em constante movimento e evolução, procurando as melhores respostas e soluções para problemas que é de interesse de toda a sociedade.

Com esta intenção o presente trabalho foi executado com alunos do ensino básico, do Instituto Federal do Maranhão - Santa Inês, objetivando dá uma maior contribuição na transição de um ensino totalmente tradicional para um mais libertador.

## 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

No transcorrer da pesquisa, desde as primeiras discussões, passando pela revisão bibliográfica, pelo planejamento e execução da sequência, fez-se necessário uma teoria da aprendizagem que melhor auxiliasse a prática, a interpretação dos resultados de cada passo, a identitificação dos personagens e seus papéis em cada

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momento. Portanto, no anseio de um referencial teórico compatível com a pesquisa elegeu-se a teoria interacionista de Vygotsky, já que seus elementos teóricos melhor se enquadram na significação da ação aqui presente.

Para Vygotsky (2008) há uma relação de interdependência entre aprendizagem e desenvolvimento , não uma relação de subordinação como em Piaget, por isso não escolher este último, mas uma via de mão dupla, em que a aprendizagem estimula o desenvolvimento, enquanto este propicia a aprendizagem. Nesta mútua influência, encontra-se o papel do ambiente sócio-cultural, o papel do outro e a interação entre ambos. A definição de Zona de Desenvolvimento Proximal (ZPD) de Vygotsky permite ao educador e a escola estimular e impulsionar o desenvolvimento de seus alunos, através da aprendizagem, desde que a escola se torne um ambiente sócio-cultural que valorize as interações entre seus principais personagens e elementos. Daí justifica-se o porquê de agrupar os alunos para as leituras dos textos (1º e 2º passos), pois consideramos aqui que a interação é fundamental na construção do conhecimento.

Os conceitos desenvolvidos no âmbito da teoria de Vygotsky, como colaboração e parceiro mais capaz, permitiu a elaboração da sequência, pois esta em cada passo procura valorizar estes elementos, seja nas leituras em pequenos grupos, seja nas discussões que foram levantadas com o professor.

## 3. METODOLOGIA PARA APLICAÇÃO DO OBEJTO EDUCACIONAL DO MESTRADO PROFISSIONAL: SEQUÊNCIA DIDÁTICA NUMA PERSPECTIVA CONSTRUTIVISTA

A sequência didática foi elaborada durante o Programa de Mesrado Profissonal no Ensino de Física (Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF) e está devidamente fundamentada na obra A Prática Educativa (Zabala, 1998). Aqui se entende uma sequência não como um conjunto de passos, fixamente estabelecido e engessado, mas uma estratégia capaz de prever situações indesejadas e mesmo assim continuar em execução. As diferentes partes da sequência não estão isoladas, mas interligadas e são dependentes entre si, elas se retroalimentam (às vezes num movimento circular). O professor surge como um mediador (VYGOTSKY apud GASPAR, 2014) um parceiro mais capaz que conduzirá o processo dialogando com o material e com os alunos, em especial. A sequência revela a importância de uma prática mais investigativa em sala de aula. Abaixo descrevemos melhor os elementos da sequência utilizada na pesquisa efetuada, deixando clara a intenção de cada etapa.

- a) Motivar: o aluno deve está motivado para iniciar uma atividade desta natureza, logo a sequência aqui utilizada partiu de situações que fazem sentido para os estudantes.
- b) Explicitar as perguntas e problemas: os problemas foram introduzidos a partir do diálogo entre os personagens das aulas, deixando claros os objetivos de cada passo da sequência e seus propósitos.
- c) Respostas intuitivas ou hipóteses: os conhecimentos ateriores dos alunos, muitas das vezes alternativos na compreensão de conceitos físicos, foram fundamentais para executar a sequência.
- d) Determinar os instrumentos para a busca de informação: num momento oportuno foram esclarecidos quais os instrumentos seriam necessários,

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incluindo os textos históricos, além da prática experimental, previamente elaborada pelo professor.

- e) Esboçar as fontes de informação e planejamento da investigação: planejar tem sido uma peça fundamental da presente pesquisa, que permitiu de fato investigar em sala de aula.
- f) Coletar dados: o registro de dados foi feito mediante fotos, vídeos e gravação de áudios para as posteriores análises, identificando os avanços nas habilidades e competências pensadas para a prática.
- g) Selecionar e classificar os dados: na riqueza dos dados foi feita uma seleção daquilo que realmente era de interesse nas falas dos alunos e discussões entre eles, estimulada pelo professor.
- h) Concluir: após análise da prática, as conclusões foram feitas e enumeradas para melhor compreender o executado.
- i) Refletir toda a pesquisa: a refexão incluiu falas dos alunos, discussão com o professor, por meio de perguntas previamente estabelecidas e problematizadoras; estabeler um link com a vivência dos alunos foi essencial.

A sequência foi dividida e executada em quatro passos. Os quadros 1, 2, 3 e 4, a seguir, melhor representam como a pesquisa foi feita.

Quadro 1: Momento de Aprendizagem -Passo 1

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Quadro 3: Momento de Aprendizagem -Passo 3

## MOMENTO DE APRENDIZAGEM - PASSO 3

Quadro 4: Momento de Aprendizagem 4

A penúltima etapa ( Passo 3 ) pôde ser identificada como um procedimento experimental de uma prática de laboratório - um roteiro . No entanto, diferenciou-se muito deste, pois não há uma rigidez das 'receitas' das práticas tradicionais (ALVES, 2000), e o diálogo é que manteve o ritimo da atividade. Elementos da História da Ciência, em especial da de Galileu, foram fundamentais aqui, pois guiaram os procedimentos, é claro com alguns incrementos, peculiares à pesquisa. Aqui não se trata de uma réplica do grande físico, mas constantemente recorremos à obra do autor para manter certa consistência com o propósito da pesquisa, inclusive o diálogo entre os personagens de ' Os Discursos ' (GALILEU, 1638) é que serviram de guia experimental. Conhecer os instrumentos foi essencial nesta etapa, assim como refletir a respeito dos procedimentos.

## 4. REGISTRO DA ATIVIDADE EM SALA DE AULA

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A presente pesquisa partiu de uma abordagem qualitativa, pois melhor se adequou aos seus propósitos e objetivos. Seguindo a definição de Strauss e Corbin (2008, p. 23) 'Com o termo 'pesquisa qualitativa' queremos dizer qualquer tipo de pesquisa que produza resultados não alcançados através de procedimentos estatísticos ou outros meios de quantificação' optou-se por dados não quantificados, no caso as falas dos estudantes transcritas. Tais falas foram oriundas da aquisição de áudios, de alguns questionamentos, discussões e alguns vídeos, além de fotografias. O quadro 5, adiante, registra alguns momentos de discussão dos alunos (falas transcritas, após análise). Considerando a sala de aula como ambiente de interação social e mediação (VYGOTSKY, 2008) a análise de tal interação mais se aproxima de uma análise qualitativa.

Quadro 5: Falas transcritas

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## 5. REFLEXÃO/DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

As falas transcritas dos áudios feitos pelos estudantes, inclusive alguns se encontram no quadro 5, demonstram a possibilidade de executar estratégias de ensino, a partir da implementação da História da Ciência na sala de aula, mesmo que seja com algumas limitações. Os tópicos escolhidos são relevantes na interpretação e compreensão de uma cinemática galileana, pois impulsionaram as discussões entre os estudantes, gerando um ambiente de interação social, essencial para o desenvolvimento cognitivo dos sujeitos, além da assimilação dos conceitos científicos (VYGOTSKY, 2008). O estudante ao afirmar 'movimento é quando um corpo se desloca de um determinado ponto a outro' e de forma colaborativa dialoga com seu colega que diz 'é quando uma força age sobre um objeto' se vê diante de um dilema que seu senso comum não é capaz de transcender, segundo Vygotsky (2008) trata-se dos conceitos espontâneos, oriundos da vivência dos estudantes, que podem ser reinterpretados, no entanto, para isso é preciso a ação de um parceiro mais capaz, o mediador. Isto foi possível a partir da leitura dos textos propostos e da prática experimental, mediada pelo professor.

A natureza da Ciência esteve em foco durante todas as etapas da sequência didática. Para tanto, basta observar as falas dos estudantes quando apresentam suas análises quanto a diferentes 'teorias' do movimento como a de Aristóteles, a de Philoponus, a de Ockham (com seu famoso princípio da economia), e a de Galileu. A Ciência foi apresentada e compreendida como um conhecimento em constante evolução, abertos às rupturas (BACHELARD, 1996) e quebras de paradigma (KUHN, 2006), diferentemente daquela positivista que encontramos na maioria dos manuais 'didáticos' (BASSALO, 1995). O tema 'queda livre' foi explorado por meio do texto 'As raízes históricas da queda livre' e apresentou-se eficaz no entendimento de uma Ciência não dogmática, pontual e pronta, mas que erra e precisa ser aperfeiçoada sempre. No entanto, para tanto foi necessário que os estudantes estivessem em constante interação com seus colegas ou com o professor. O último manteve-se, na maioria das vezes, como parceiro mais capaz, já que é aquele que domina a disciplina (GASPAR, 2014).

No passo 3 da sequência didática, aqui proposta e executada, houve um 'momento experimental', que consistiu na tentativa de resgatar o experimento histórico do plano inclinado, daí a importância de se conhecer todo o contexto histórico, político e social que culminou neste experimento, com a proposição de uma nova cinemática, pautada em relações matemáticas e no experimento. Os alunos identificaram diversos pontos na teoria de Aristóteles que tiveram que ser abandonados a favor de uma nova teoria: a de Galileu. Este processo histórico vem sendo defendido por diversos autores (MATTHEWS, 1995; ALFONSO-GOLDFARB,

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2004). No entanto, neste trabalho mostrou-se a real importância de Galileu, no campo da inovação, não esquecendo que este físico era um homem de seu tempo e, por isso, não se pôde esquecer-se das diferentes contribuições, como as do mertonianos, e dos antigos gregos (até mesmo de Aristóteles!), indispensáveis ao nascimento de uma nova Física (COHEN, 1988). E tudo isto foi assimilado pelos estudantes participantes da pesquisa, como pode ser constatado nas falas transcritas.

## 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Diante de tudo aqui exposto, verifica-se que a sequência na forma atual busca uma implementação da História da Ciência (ou Física) em aulas da série inicial do Ensino Médio, culminando com uma atividade experimental que resgata um experimento histórico (Plano Inclinado de Galileu) extremamente importante para compreensão do início e evolução da Ciência Moderna.

Com a atividade experimental foi possível revelar uma faceta mais realística do andar da Ciência, como as descobertas científicas acontecem, rompendo com as ideias equivocadas do método científico, amplamente aceitas nas ciências duras. A respeito disto, Cohen (1988, p. 104) afirma que 'O processo de Galileu, tal como descrevemos, assemelha-se ao usado pelos maiores cientistas, mas difere radicalmente do que é comumente descrito nos compêndios elementares como 'método científico''. Assim, convenientemente, percebe-se a relevância de uma sequência dessa natureza, ampliando e modificando a visão dos estudantes quanto ao mundo científico, aos pensadores taxados de 'cientistas' e às descobertas da Ciência.

As estratégias variam na tentativa de implementar, em sala de aula, os conteúdos segundo uma abordagem mais histórica, filosófica e social. Fomos levados à sequência e aos textos históricos por permitirem um maior ajuste com a realidade do campo de pesquisa, onde as aulas são reduzidas, o currículo cheio extremamente, o que não difere da realidade de outras escolas. Na sequência a temática foi trabalhada mais dinamicamente, com falas, coloboração, investigação no laboratório.

## REFERÊNCIAS

AFONSO-GOLDFARB, A. M., BELTRAN, M. H. R., (orgs.). Escrevendo a História da Ciência : tendências, propostas e discussões historiográficas. São Paulo: Livraria da Física, 2004.

ALVES, P. Atividades Experimentais: do método à prática construtivista. 2000. 302 p. Tese (Doutorado em Educação: Ensino de Ciências Naturais) - Centro de Ciências da Educação, Programa de Pós-Graduação em Educação, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2000.

BACHELARD, G. A formação do espírito científico . Rio de Janeiro: Contraponto, 1996.

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BASSALO, J. M. F. A importância do estudo da História da Ciência . Revista Brasileira da História da Ciência. n. 8, p. 57 - 66, 1992.

COHEN, I.B. O nascimento de uma nova Física . Lisboa: Gradiva, 1988.

GALILEI, G. Discursos sobre Duas Novas Ciências . São Paulo: Nova Stella, 1986.

GASPAR, A. Atividades experimentais no ensino de Física: Uma nova visão baseada na teoria de Vigotski. - São Paulo: Editora Livraria da Física, 2014.

HOTTECH, D. How and what can we learn from replicating historical experiment? A casy study. Science & Education, 9, p. 343 - 362, 2000.

KUHN, T. S. A estrutura das Revoluções Científicas . São Paulo: Perspectiva, 2006.

MATHEWS, M., R. História, Filosofia e Ensino de Ciências: a tendência atual de reaproximação. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v. 12, n. 3, p. 164-214, dez.1995.

LANGEVIN, P. O valor educativo da história da ciência . In: Gama, R., Ciência e Técnica. Antologia de Textos Históricos. Rio de Janeiro: Ciência e Técnica, 1992.

SILVA, A., P., B., GUERRA, A. (orgs.) História da Ciência e Ensino: Fontes primárias e propostas para a sala de aula. São Paulo: Livraria da Física, 2015.

STRAUSS, A. CORBIN, J. Pesquisa qualitativa: técnicas e procedimentos para o procedimento de teoria fundamentada. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2008.

THUILLIER, P. De Arquimedes a Einstein: a face oculta da invenção científica . Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 1994.

ZABALA, A. A prática Educativa: como ensinar. Porto Alegre: Artmed, 1998.

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