Da cultura infantil à cultura científica escolar: o caso do espectro contínuo e do espectro discreto

## Da cultura infantil à cultura científica escolar: o caso do espectro contínuo e do espectro discreto 1

## Alexandre Campos 2 , César Augusto Guedes 3 , Gildevan Oliveira Silva 4

2 Universidade Federal de Campina Grande/Unidade Acadêmica de Física, alexandre.campos@df.ufcg.edu.br

3 Universidade Federal de Campina Grande/Unidade Acadêmica de Física, cesar.guedes.silva@gmail.com

4 Universidade Federal de Campina Grande/Unidade acadêmica de Física, gildevan.silva@df.ufcg.edu.br

## Resumo

O objetivo deste trabalho é analisar alguns registros, feitos por crianças na faixa dos oito aos dez anos, sobre o fenômeno da difração. Se por um lado, é na escola que se deve almejar a alfabetização científica, no sentido de o aluno ser apresentado à cultura científica; por outro, deve-se reconhecer que ele [aluno/criança] é portador de uma cultura própria, a cultura infantil. Assim, durante o processo de apreensão da realidade, essas culturas atuam mutuamente, uma sobre a outra, podendo influenciar naquilo que se observa e na representação daquilo que se observa. Embora a questão das diferentes culturas esteja no domínio da sociologia, é na psicologia cognitiva que nos apoiaremos para analisar os aspectos da realidade, presentes nas representações das crianças. Este apoio está baseado na Teoria dos Campos Conceituais (TCC), elaborada pelo neopiagetiano Gérard Vergnaud. Consideraremos, segundo a TCC, aspectos que aproximem as diferentes realidades das crianças com a maneira como são apreendidas e representadas. Para isso, algumas atividades foram realizadas, para que as crianças observassem e registrassem possíveis diferenças entre espectros contínuos e discretos. Os aspectos metodológicos consideraram nossa intencionalidade e os aspectos teóricos da TCC. Nesse sentido, consideramos três níveis de realidade que poderiam nos ajudar: a física, a cotidiana e a da cultura infantil. A análise dos desenhos se deu por inferência, à partir de possíveis aspectos da realidade (física, cotidiana ou da cultura infantil).

Palavras-chave : Ensino Ciências, Crianças, Realidade, Física Moderna e Contemporânea, Teoria dos Campos Conceituais.

## Introdução

As primeiras brincadeiras e o primeiro contato com a escolarização formal marcam a vida de qualquer criança. Proporcionam as primeiras experiências fora do convívio familiar. Tudo é novo, é quase tudo diversão. Aos poucos, as diferenças ficam evidentes; a percepção de que os espaços e os momentos não são os mesmos. Gestos, falas e ações que são comuns em casa, são repetidas na escola; manifestações adquiridas na escola passam a ser usadas em casa. O mesmo se pode dizer de suas explicações e de suas representações. Se por um lado, conhecimentos adquiridos no dia a dia são utilizados para explicar situações escolares; por outro lado, conhecimentos e situações escolares são utilizados para explicar situações cotidianas.

A esse respeito, Souza (2016) reflete sobre articulações entre o conhecimento científico escolar e o conhecimento de infância das crianças. Para a autora, faz-se necessário repensar o espaço escolar, possibilitando 'seu acesso à cultura científica, sem desvalorizar as infâncias' (SOUZA, 2016, p. 42). Para ela [autora], 'ser criança é viver a experiência da infância, experiência essa que se diferencia a partir do meio onde a criança está imersa. A criança é receptora de uma cultura que está posta, mas não apenas isso' (SOUZA, 2016, p. 43). Esse processo,

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de inter-relações, entre as diferentes influências nas quais as crianças estão, chama-se de 'culturas infantis'.

Se, por um lado, faz-se necessário aceitar e compreender a cultura infantil no processo de ensino e aprendizagem da ciência; por outro, é interessante que se aponte de que forma aspectos dessa cultura interage, quando um fenômeno científico é apresentado à criança. De que maneira, um aluno, dos primeiros anos do Ensino Fundamental, Ciclo I (EFCI) faria a representação de um fenômeno físico? Será que seriam capazes de perceber, espontaneamente, sutilezas presentes em dois fenômenos parecidos, cujos modelos explicativos sejam muito distintos? Essas perguntas surgem da convergência de duas culturas, a da infância e a da ciência. Ambas se apresentam na escola e são indissociáveis quando se almeja a alfabetização e o letramento científico.

No que se refere à cultura científica e, em especial, à ciência física, pode-se pensar que seu corpo de conhecimento está alicerçado em modelos, com a forte presença de entidades que, nem sempre, possuem apelo ao real. Nesse sentido, muitos conceitos e ideias da física parecem ir contra o senso comum. Na Física Moderna e Contemporânea (FMC), tais entidades e modelos podem ser encontrados com frequência.

Portanto, ao considerarmos que: 1) a escola é portadora de momentos e espaço privilegiado para que a cultura científica seja apresentada às crianças; 2) deve-se reconhecer a criança como um sujeito imerso na 'cultura infantil' e; 3) há, na FMC, aspectos com pouco apelo ao real; de que maneira, crianças, na faixa dos oito aos dez anos, representariam aspectos fenomenológicos da FMC? O quão fiel essas representações estariam do fenômeno em si? Quais aspectos da cultura infantil estariam presentes nessas representações? Na busca de respostas para essas perguntas é que esse trabalho se coloca. Trata-se de pesquisa empírica, cujas inferências se apoiam na dimensão psicológica.

## Plano psicogenético

O plano psicogenético permite que se hierarquize os níveis explicativos em função do grau de abstração e complexidade, de acordo com a seriação e idade dos alunos. Este plano não é uma diretriz didática; tão pouco é um plano linguístico ou epistemológico. Embora a análise ou o conhecimento do desenvolvimento psicogenético tenha implicação didática, ele não é, em si, um plano didático.

Ao entrar na escola, a criança traz consigo um conjunto de conhecimentos e explicações do mundo, sejam fenômenos naturais, sejam fenômenos sociais. Esses conhecimentos e explicações exercem/sofrem influência sobre/dos conhecimentos escolares. Essa espécie de simbiose, entre conhecimentos, é que permite aos alunos aumentarem sua rede explicativa, na medida em que novos fenômenos serão apresentados para os quais os alunos ou não possuem ou possuem pouco repertório explicativo.

Por volta dos oito aos dez anos, os alunos costumam trazer à tona conhecimentos aparentemente desconectados com o conhecimento científico escolar. Por exemplo, em investigação na qual se pediu para as crianças desenharem um cientista, uma criança desenhou um robô gigante (supostamente representando o cientista) e, ao lado, uma escada. Ao ser questionada sobre o motivo da escada estar ali, argumentou que a escada serviria quando for necessário consertá-lo (SOUZA, 2016).

Também se sabe que nesta faixa etária, as crianças são capazes de reconhecer fenômenos presentes no domínio da física clássica, assim como traçar relações de causa e efeito se isto, então aquilo - (DIAS e CORREIA, 2015;

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FERRAZ e SASSERON, 2017; SASSERON e CARVALHO, 2011). O mesmo não se pode afirmar dos fenômenos presentes no domínio da FMC. Seja num domínio, seja noutro, o fato de o aluno reconhecer o aspecto do real é central para que se pense em avançar com o conhecimento científico escolar.

Portanto, a direção que tomaremos deve nos dar condições de analisar e discutir se e como as crianças registram os espectros, em particular o da lâmpada fluorescente (espectro discreto). Assim, valemo-nos da adaptação do triângulo epistemológico para a psicologia (WEIL-BARAIS, 1994, p. 439). Trata-se de uma sistematização em três planos (aspectos da realidade, significado e significante), contidas na Teoria dos Campos Conceituais (TCC) de Gérard Vergnaud.

## Pressuposto Teórico

O pressuposto teórico adotado está baseado na TCC. A TCC é uma teoria cognitivista que se interessa pela conceitualização, partindo de aspectos da realidade. A aquisição de novas competências, e ideias, e o abandono de antigas não ocorre somente no ambiente escolar, embora seja na escola que as primeiras competências, e ideias, científicas sejam exploradas. Nesse sentido, a primeira noção central na TCC, os Esquemas, apresenta plasticidade ou para que ocorram as filiações ou para que ocorram as rupturas. Ainda que a conceitualização ocorra à longo prazo, deve-se destacar, também, uma perspectiva de curto prazo.

'longo prazo' refere-se inevitavelmente a uma perspectiva de desenvolvimento. [...]. 'Curto prazo' refere-se a situações suscetíveis de serem utilmente propostas aos alunos em um ou outro momento de seu desenvolvimento, em função de competências adquiridas ou parcialmente adquiridas (VERGNAUD, 2011, p.16).

Aqui, vale chamar atenção para a segunda noção central na TCC, a do Homomorfismo. Segundo Vergnaud (1994), esta noção permite que se entenda a relação entre realidade e representação conceitual e a relação entre significado e significante. Ou seja, 'é uma correspondência entre dados de chegada e dados de saída numa correspondência dos conjuntos de classes e componentes' (CAMPOS, 2014, p. 47). Portanto, o Homomorfismo se coloca em dois planos: o dos aspectos da realidade e o da representação. O diagrama 1 (adaptado de WEIL-BARAIS, 1994, P. 439) ilustra essa correspondência, entre o plano de aspectos da realidade e o plano da representação.

Diagrama 1 -Relação simplificada entre o plano de aspectos da realidade e o plano das representações (adaptado de Weil-Barais, 1994, p. 439).

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É a partir dos aspectos da realidade que o sujeito consegue mobilizar invariantes-operatórios e seus significados. Tais aspectos se vinculam ao conjunto de Esquemas que o sujeito é capaz de mobilizar frente à determinada situação e, portanto, não significa necessariamente, a realidade imediata. Determinado aspecto da realidade poderia corresponder à inúmeros invariantes operatórios. Tais invariantes são de três tipos (Vergnaud, 1994): 1) proposicional: suscetíveis de serem verdadeiros ou falsos; 2) função proposicional: tijolos indispensáveis à construção dos argumentos; 3) argumentos: vinculando os dois anteriores.

Assim, as tarefas escolares introduzem novas propriedades e novas representações. Essas novas propriedades e representações podem se utilizar de propriedades e representações anteriores e assim por diante. É neste sentido que a noção de Homomorfismo se coloca. Aspectos da realidade podem ser o da realidade cotidiana, o da realidade física etc. É a partir deles que o sujeito toma consciência da situação ou da tarefa a ser executada. O plano das representações é o que se refere aos aspectos da linguagem, que podem ser gráficos, equações, gestos, determinada descrição etc. Ou seja, trata-se da relação entre pensamento e linguagem.

Vale destacar, no entanto, que não se trata de adotar a TCC como referencial teórico. Nossa metodologia e análise não ocorre em todos os planos da TCC: aspectos da realidade, significado e significante. O que nos interessa é analisar como crianças de oito a dez anos representam aspectos da realidade, quando expostas à determinada situação (fenômeno físico). Ou seja, é uma relação entre realidade física (plano fenomenológico) e sua representação (plano psicológico).

## Aspectos Metodológicos

A fim de investigar as percepções das crianças, fizemos uma parceria com a Secretaria de Educação do Município de Campina Grande, Paraíba. Nesta parceria, solicitamos a indicação de Escolas do Ensino Fundamental, Ciclo I, assim como autorização para coletar dados de pesquisa. Em contrapartida nos comprometemos a desenvolver oficinas para discutir a produção da luz em lâmpadas incandescentes e em lâmpadas fluorescentes. Foram indicadas sete escolas, localizadas em bairros periféricos. Os alunos foram selecionados pelas escolas e as oficinas ocorreram no turno das aulas. Cada escola indicou, em média, trinta alunos. Participaram das oficinas o total de duzentas e dezenove crianças.

As atividades foram desenvolvidas em dois momentos, realizadas em dois dias e em dois espaços distintos. No primeiro deles, fizeram uma investigação envolvendo lâmpadas, incandescentes e fluorescentes. Organizados em grupos de quatro alunos, entregamos uma lâmpada incandescente a ser utilizada na atividade. Após todos os grupos terem recebido, a dinâmica estabelecida contou com os seguintes passos: 1) identificação das lâmpadas por cada grupo; 2) indicar as partes que conheciam das lâmpadas; 3) indicar em que parte da lâmpada, a luz era produzida; 4) fazer um desenho que deveria conter o que, do ponto de vista dos alunos, eram as partes mais importantes das lâmpadas. Ao final desses passos, havia uma discussão sobre a atividade. A seguir, as lâmpadas incandescentes foram recolhidas e as lâmpadas fluorescentes, distribuídas. Seguiu-se a mesma dinâmica que foi feita com as lâmpadas incandescentes. Este momento foi realizado na escola e o fechamento se deu numa conversa em círculo, na qual os alunos expuseram seus pontos de vista sobre as semelhanças e sobre as diferenças entre as lâmpadas e o processo de produção de luz em cada uma delas.

O segundo momento consistiu na investigação dos espectros das duas lâmpadas. Para isso, os alunos foram levados ao Laboratório Interdisciplinar de

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Formação de Educadores (LIFE), no campus de Campina Grande da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). No LIFE, retomamos as conversas sobre a atividade desenvolvida na escola. A seguir, perguntamos se havia alguma diferença entre a luz produzida em cada uma das lâmpadas. Neste momento, os alunos não pareciam certos do que estávamos perguntando; as respostas eram diversas, com algum destaque para respostas do tipo: 'o que produz a luz é a energia' ou 'a luz vem da energia elétrica'.

A partir daí, apresentamos aos alunos a caixa de lâmpadas. Basicamente é uma caixa de madeira, com nove bocais; alguns para lâmpadas incandescentes e fluorescentes, outros para lâmpadas que precisam de reator (sódio, vapor metálico, mercúrio). A ligação de cada bocal é independente, o que torna possível acender cada uma delas separada ou mais de uma ao mesmo tempo.

Informamos aos alunos que iríamos 'observar a luz' de algumas lâmpadas, inclusive as que foram mostradas na escola. Para esta observação, eles receberiam o espectroscópio. Informamos os procedimentos que deveriam seguir e os devidos cuidados, como não olhar diretamente à luz. A tarefa que deveriam executar era a de observar 'as luzes' (espectros), registrar através de desenho e indicar possíveis diferenças entre os espectros. A questão que norteou os alunos na observação era, portanto, o de indicar as semelhanças e diferenças entre os espectros observados em lâmpadas incandescentes e em lâmpadas fluorescentes. Foi estabelecido um tempo para observarem e logo em seguida deveriam registrar o observado.

Após todos os alunos terem feito o desenho para as duas lâmpadas, houve uma discussão com a turma inteira. As respostas e manifestações sempre ocorreram de forma espontânea, com a mínima interferência do nosso grupo, sempre evitando dar pistas do que deveria ser observado. A dinâmica deste segundo momento seguiu, então, a seguinte ordem: 1) retomada da atividade do dia anterior; 2) distinção entre as lâmpadas; 3) questão inicial sobre a produção da luz em lâmpadas incandescentes e fluorescentes; 4) apresentação do equipamento para o estudo da luz (espectroscópio); 5) pergunta para a investigação; 6) registro do fenômeno, através de desenho; 7) discussão em grupo.

A análise foi realizada considerando o diagrama 1. Percebe-se, nele, dois planos, o primeiro, referente aos aspectos da realidade, e o segundo, referente às representações. Trata-se de um diagrama que relaciona termo a termo. Considerando o ponto de partida como sendo o espectro (realidade física, termo 1), o ponto de chegada será aquilo que inferiremos nos registros das crianças (linguagem/desenhos/representações gráficas, termo 2, pessoal, particular de cada indivíduo). Denotaremos o termo 1 com a seguinte grafia '[R]', independente do sujeito analisado, pelo fato de o ponto de partida ser comum à todos os alunos. O termo 2 será denotado com as seguintes grafias, à depender do desenho: '[R\_f]' quando o registro do aluno sugerir que observou o fenômeno físico e percebeu as diferenças entre os espectros; '[R\_c]' quando o registro não deixar claro se a criança percebeu a distinção entre os espectros e; '[R\_c\_i]' quando o registro tiver aspectos que apelam à cultura infantil. Portanto, as relações de termo a termo (ponto de partida e ponto de chegada) serão denotadas por:

- · ([R]-[R\_f]): aspectos do real (fenômeno físico) foram apreendidos e registrados pelos sujeitos;
- · ([R]-[R\_c]): aspectos do real podem (ou não) terem sido apreendidos pelos sujeitos;

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- · ([R]-[R\_c\_i]): aspectos do real podem (ou não) terem sido apreendidos, na qual o registro aponta influência da cultura infantil.

Valemo-nos desta notação, termo a termo, ao tratar da conceitualização do princípio de conservação de energia mecânica (Campos, 2014), na nossa pesquisa de doutorado. Duas diferenças merecem atenção: 1) na pesquisa de doutorado, inferimos invariantes operatórios, presentes em outros planos (significados e significantes); 2) aqui estamos analisando uma única situação para diferentes sujeitos, o que, entre outras razões, não nos permite afirmar que se trata da apropriação stricto sensu da TCC.

## Análise dos desenhos

O primeiro aspecto da realidade a ser considerada é a presente no espectroscópio [R]. Este aspecto é de fundamental importância para o desenvolvimento da ciência. É esta imagem que é 'registrada' no espectroscópio, independentemente de aspectos psicológicos. As figuras 1a e 1b são fotos de espectros de lâmpadas incandescente e fluorescente, tiradas com a câmera do celular acoplada no visor do espectroscópio. Esta figura é a que o aluno observa, ou a que deveria observar, durante a atividade com o espectroscópio e a caixa de luzes.

Figura 1a - Foto de espectro contínuo

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Figura 1b - Foto de espectro discreto

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A seguir, apresentamos os desenhos de duas crianças, acompanhadas de algumas considerações.

## Sujeito 1

As figuras abaixo são as representações dos espectros da lâmpada incandescente e da lâmpada fluorescente do primeiro sujeito analisado. O que se percebe é que nos dois casos, há uma representação muito próxima da apresentada nas fotos. A primeira delas (figura 2a) representa o espectro contínuo, com a distribuição de cores, sem separação. A segunda (figura 2b) é a representação do espectro discreto, com a indicação de separação entre as cores. Denotaremos a representação desses aspectos da realidade por [R\_f]. Portanto, a relação de termo a termo, para o sujeito 1 é do tipo ([R]-[R\_f]), pelo fato de o aluno ter diferenciado, espontaneamente, os dois espectros.

Figura 2b - Representação do espectro da lâmpada fluorescente do sujeito 1

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Figura 2a - Representação do espectro da lâmpada incandescente do sujeito 1

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## Sujeito 2

Já no segundo desenho (figura 3), o aluno representa a distribuição de cores na forma geométrica de um arco-íris, quase um semi-círculo. A partir daí, a criança desenha atributos do rosto humano. Nessa representação, o arco-íris ocupa a posição de onde estariam os cabelos. Inferimos aqui que a criança desenha esses atributos por influências do cotidiano, como, por exemplo, os desenhos animados. Neles [desenhos animados] é comum ter corpos celestes (Sol, por exemplo) com atributos do rosto humano. Entendemos que a presença desses aspectos na representação do espectro se dá pela confluência de informações presentes na cultura infantil. Por isso, neste caso, a relação de termo a termo é do tipo ([R]-[R\_c\_i]).

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## Algumas considerações

O primeiro contato com a escola é momento marcante para qualquer criança. Serão novas regras, nova dinâmica, enfim, nova cultura, a escolar. Faz parte da cultura escolar, apresentar aos alunos novos conhecimentos, dentre eles, os científicos. Pouco a pouco, então, o aluno passa a incorporar aspectos dessa nova cultura. Se, de um lado, a escola possui, sua própria cultura; de outro, o aluno, possui e traz consigo, sua cultura. Essas duas culturas não se excluem no espaço escolar, agindo, mutuamente, uma sobre a outra. Especificamente, do ponto de vista do processo de ensino e aprendizagem, uma influencia a outra.

Neste contexto, de influência mútua entre culturas, propusemo-nos a investigar: 1) se e como aspectos da cultura infantil poderiam estar presentes nas representações, feitas por crianças, sobre um fenômeno da FMC; 2) se alunos da EFCI perceberiam os diferentes espectros, de lâmpadas incandescentes e de lâmpadas fluorescentes e; 3) a fidedignidade dos desenhos das crianças, representando os espectros. Para isso, propusemos uma atividade, realizada em dois dias, sendo que, em um deles, os alunos utilizariam um espectroscópio.

A atividade foi realizada com um total de 219 sujeitos, de diferentes escolas. O que se percebeu, ao final das aplicações foi a existência de alguns padrões nos registros das crianças. Alguns deles, indicam que parte das crianças observaram o fenômeno físico, muito próximo daquele que se observa nos laboratórios. Outros padrões, sugerem que os alunos percebem o 'espalhamento' das luzes, sem diferenciar o espectro contínuo do discreto; nesses padrões, todos os espectros seriam contínuos. Um conjunto de padrões, particulares, não se encaixam nos dois anteriores e não se repetem.

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## Referências

CAMPOS, Alexandre. A Conceitualização do Princípio de Conservação da Energia Mecânica: os processos de aprendizagem e a Teoria dos Campos Conceituais. São Paulo, 2014. Tese (doutorado). Programa Interunidades em Ensino de Ciências, Universidade de São Paulo - USP.

DIAS, Diana; CORREIA, Marisa. As potencialidades da implementação de atividades práticas de caráter investigativo e interdisciplinar em ciências no 1º Ciclo. Saber e Educar , 2015: Perspectivas Didáticas e Metodológicas no Ensino Básico.

FERRAZ, Arthur Tadeu; SASSERON, Lúcia Helena. Propósitos Epistêmicos para a promoção da Argumentação em Aulas Investigativas. Investigações em Ensino de Ciências . v. 22 (1), Abr. 2017, pp. 42-60.

SASSERON, Lúcia Helena; CARVALHO, Ana Maria Pessoa de. Alfabetização Científica: Uma Revisão Bibliográfica. Investigações em Ensino de Ciências , v. 16 (1), 2011.

SOUZA, Carolina Rodrigues de. A ciência no espaço educacional da criança: do fazer ciência à ciência do fazer. Revista Eletrônica de Educação , v. 10, nº 1, pp. 42-51, 2016.

VERGNAUD, Gérard. Homomorphismes, réel-représentation et signifié-signifiant (Exemples en mathématiques). Didaskalia , Paris: [s.v.], n. 5, p. 25-34, 1994. Transcrição de Philippe Prévost.

\_\_\_\_\_\_. O longo e o curto prazo na aprendizagem da matemática. Educar em Ciências . N. Especial 1/2011, p. 15-27, 2011. Editora UFPR.

WEIL-BARAIS, A. L'homme cognitif. Paris: Presses Universitaires de France, 1994. 624p.

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