História e Filosofia da Ciência, Natureza da Ciência e Teoria da Relatividade Geral nas obras aprovadas pelo PNLD 2018

## História e Filosofia da Ciência, Natureza da Ciência e Teoria da Relatividade Geral nas obras aprovadas pelo PNLD 2018

## Diego Soares Amorim 1 , Luiz O. Q. Peduzzi 2

## Resumo

Realizou-se uma análise de conteúdos de História e Filosofia da Ciência e de Natureza da Ciência relacionados com tópicos sobre a Teoria da Relatividade Geral nos livros didáticos de física aprovados no Programa Nacional do Livro Didático 2018. A partir de algumas diretrizes e critérios definidos, selecionaram-se oito obras para a pesquisa, que foi fundamentada principalmente pelo estudo de Leite (2002), além de orientações do PNLD. Apesar de haver conteúdos históricos sobre a teoria em todos os livros, a qualidade desses conteúdos pode ser questionada em alguns aspectos, como informações sobre a vida e características de cientistas, sobre o processo de evolução da ciência e cientistas responsáveis por importantes contribuições. Em uma das dimensões de análise também se identificaram diversas informações equivocadas sobre contribuições teóricas e experimentais no desenvolvimento da teoria. A formação inicial e a leitura de pesquisas da literatura especializada possuem papéis importantes para a melhoria na qualidade dos materiais e do processo de ensino-aprendizagem.

Palavras-chave : Programa Nacional do Livro Didático; história e filosofia da ciência; natureza da ciência; teoria da relatividade geral.

## Introdução

A questão da presença dos livros didáticos (LD) na educação brasileira está entre uma das preocupações do Estado desde meados da década de 1930, quando foi criado o Instituto Nacional do Livro no início do Estado Novo. Desde então diversas ações governamentais passaram a determinar políticas de legislação, controle de produção e circulação de LD, havendo algumas mudanças dos órgãos responsáveis pelos livros. Até que após a redemocratização do país, em 1985, foi criado o Programa Nacional do Livro Didático (PNLD), que implementou mudanças significativas, como a indicação dos LD pelos professores e a reutilização dos livros, implicando o fim do descarte frequente dos mesmos e na possibilidade da criação de bancos de LD.

- O PNLD se expandiu ao longo dos anos e uma maior preocupação em relação à qualidade das obras passou a ser foco do programa a partir da década de 1990 (ZAMBON et al., 2011). Por aproximadamente duas décadas, o PNLD atendeu o ensino fundamental, sendo que passou a distribuir livros para todos os anos desse nível de ensino a partir de 1997. Somente em 2003 foi instituído o Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio (PNLEM), que também se expandiu aos poucos.

Em relação aos LD de física, foram adquiridos pela primeira vez no âmbito do PNLEM em 2008 e distribuídos no ano seguinte. Desde o primeiro edital em que

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foram incluídas, houve uma evolução significativa nas obras aprovadas. No PNLD 2009 o percentual de aprovação dos LD foi de apenas 27%, enquanto na última seleção do programa - PNLD 2018 -, 75% das obras foram aprovadas (BRASIL, 2017). Essa evolução demonstra que os LD têm se adequado aos critérios de qualidade em relação às questões de a) legislação e cidadania, b) abordagem teórico-metodológica e proposta didático-pedagógica, c) conceitos, linguagens e procedimentos, d) manual do professor e e) projeto editorial; cuja avaliação é realizada por uma equipe de acadêmicos de diversas universidades (BRASIL, 2017).

Os LD representam atualmente um instrumento de fundamental importância no processo de ensino-aprendizagem (OSTERMANN; RICCI, 2004; SCHIRMER; SAUERWEIN, 2017). Se por um lado os professores podem (e devem) selecionar e explorar esse instrumento de maneira crítica, de modo à eventualmente adaptar abordagens, metodologias, sequência dos conteúdos, etc. às suas especificidades locais e convicções pedagógicas (MEGID NETO; FRACALANZA, 2003), além de buscar utilizar variados recursos didáticos; por outro se veem muitas vezes utilizando o LD como único referencial no planejamento e desenvolvimento de suas aulas. Esse é um problema que ocorre, entre outros fatores, devido às precárias condições de trabalho de um grande número de professores (HORIKAWA; JARDILINO, 2010; OSTERMANN; RICCI, 2004), que incluem salários incompatíveis com sua atividade profissional, cargas horárias excessivas e salas de aula superlotadas.

Dada a relevância que os LD têm no processo educativo e até pela sua exaustiva utilização em sala de aula, é imprescindível que as obras aprovadas pelo PNLD sejam também objeto de análises e discussão entre pesquisadores em trabalhos de dissertações e teses, periódicos e eventos específicos, buscando assim contribuir para a elevação da qualidade dos LD. Neste sentido, no âmbito da física, muitos trabalhos têm sido produzidos contendo análises de diversos tópicos e abordagens e a História e Filosofia da Ciência (HFC) e aspectos da Natureza da Ciência (NdC) são os focos de alguns deles (HIDALGO et al., 2018; MEDEIROS; MONTEIRO, 2002; SILVA; PIMENTEL, 2008).

## Fundamentação teórica da investigação

O presente trabalho tem como fundamentação teórica filósofos da ciência críticos ao positivismo lógico, como Thomas Kuhn, Imre Lakatos, Norwood Hanson, Ludwik Fleck, entre outros. Certamente existem divergências entre as obras dos filósofos mencionados e diversos trabalhos as exploram no contexto da educação científica (BAGDONAS; ZANETIC; GURGEL, 2014; MARTINS, 2015; MOURA, 2014), contudo há concordância nas teses contrárias à aspectos centrais do positivismo lógico, como a neutralidade do sujeito nas observações científicas, a defesa de um método científico universal e a-histórico, a construção do conhecimento a partir de dados obtidos da experiência (empirismo), etc.. Nesta perspectiva, também se utilizou livros e artigos específicos sobre a história da Teoria da Relatividade Geral (TRG), incluindo algumas fontes primárias e artigos que discutem explicitamente diversos aspectos da NdC, que também assumem uma posição epistemológica crítica ao positivismo lógico.

Para delinear critérios de análise, foram utilizadas orientações presentes no guia de LD do PNLD 2018 para a disciplina de física (BRASIL, 2017), além do instrumento de análise de conteúdos históricos em LD de ciências proposto por Leite (2002). Contudo, tal instrumento foi adaptado para a presente investigação,

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resultando no conteúdo do Quadro 1. Adaptações da proposta de Leite (2002) já foram realizadas em outras pesquisas acerca da HFC presente em livros didáticos (ALMEIDA; MARTINS, 2017; VIDAL; PORTO, 2012).

Quadro 1: Critérios de análise. Fonte: Leite (2002) (adaptado, tradução nossa)

## Desenvolvimento da investigação

## Sobre os LD aprovados no PNLD 2018

Quadro 2: Dados das coleções de LD de física aprovadas no PNLD 2018

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Além da aprovação dos LD pelo PNLD, outro critério de seleção foi se as obras mencionam explicitamente a TRG ao abordarem conteúdos relacionados a essa teoria, como ondas gravitacionais e/ou temas de cosmologia. Das doze coleções aprovadas pelo PNLD 2018, as oito listadas acima atendem os critérios mencionados e, portanto, foram analisadas.

Como os conteúdos relacionados à FMC e, especificamente, à TRG são abordados no terceiro ano do EM, a presente investigação voltou-se para o volume três das coleções apresentadas no Quadro 2.

## Análise das obras

Os resultados obtidos das análises dos LD estão sintetizados no Quadro 3 a seguir e seguidos de algumas discussões. Quanto à dimensão 'Precisão e exatidão da informação histórica', optou-se por discutir resultados, sem elaborar um quadro específico para a mesma, uma vez que tal dimensão não possui desdobramentos.

Quadro 3: Tipo e organização da informação histórica

Primeiramente em relação à vida dos cientistas, é nítida a predominância da presença de dados biográficos de cientistas que deram contribuições à TRG, as quais constituem 80% das ocorrências de informações históricas dessa categoria. Além dos dados de Einstein, presente em todos os LD, entre outros personagens estão Arthur Eddington, Karl Schwarzschild, Alexander Friedmann e Georg Friedrich Riemann. Características pessoais não foram identificadas nas páginas que

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discutem a TRG, além de poucos episódios/anedotas relacionados à vida dos cientistas.

Em relação à categoria 'sobre os cientistas', de maneira geral também se identificou poucas ocorrências, sendo que a minoria fala de cientistas como famosos ou gênios. Por outro lado, em relação às pessoas responsáveis por descobertas ou criação de teorias, a maioria das ocorrências identificadas indica que tais descobertas ou criações são resultados de cientistas individuais. Apenas cerca de 38% mencionam trabalhos de grupos de cientistas na obtenção de novos conhecimentos. Apesar de poucas menções sobre cientistas como figuras geniais, os achados das duas categorias discutidas neste parágrafo podem ser problemáticos no âmbito da educação em ciências, pois além de não ser coerente historicamente, pode diminuir o interesse dos estudantes pelos conteúdos da disciplina e da possibilidade de seguirem em profissões diretamente relacionadas (MARTINS, 2006). Neste sentido, uma frequência maior de textos que explicitem como a ciência é uma atividade humana, coletiva e exercida por pessoas com características comuns, pode ter uma grande importância para a aprendizagem dos alunos.

Os tipos de evolução da ciência identificados nos LD foram distribuídos de maneira relativamente parelha entre as cinco subcategorias, sendo que as mais frequentes foram as descrições de descobertas e evoluções reais, com nove ocorrências cada. Apesar de um número significativo de textos evidenciarem uma evolução real da ciência, contemplando dificuldades na construção de novos conhecimentos, além de controvérsias e resistências para a aceitação dos mesmos, revela-se preocupante que as demais subcategorias sobre o tipo de evolução da ciência somam mais de 72% das ocorrências. Dessa maneira, pode-se afirmar que ainda há muito a se avançar em relação a esse aspecto da NdC.

A partir da análise da primeira dimensão, 'Tipo e organização da informação histórica', pode-se afirmar que o conteúdo histórico sobre a TRG presente nos LD ainda têm um caminho a percorrer no sentido de estar alinhado com o que aponta a literatura científica da área de HFC. Peduzzi e Raicik (2017) e Pérez et al. (2001), por exemplo, argumentam sobre diversos aspectos relativos a NdC e, entre eles, os problemas de visões a-problemáticas e a-históricas, pois discute-se teorias bem aceitas de maneira acrítica, ressaltando-se apenas os acertos de cientistas. A maneira como predominantemente se apresentam os conteúdos em geral não favorecem maiores reflexões sobre a ciência, seu processo de construção, seus métodos, etc.

A segunda dimensão analisada sobre os conteúdos históricos acerca da TRG diz respeito à precisão e exatidão da informação histórica. Com exceção do LD1, foram identificadas informações equivocadas ou que ao menos dão margem para interpretações equivocadas. Seguem-se alguns exemplos dessas informações presentes nos LD, além de comentários fundamentados na literatura sobre tais informações.

O LD2 afirma que 'a grande novidade introduzida por Einstein, em relação ao trabalho dos matemáticos, foi utilizar-se de uma geometria de quatro dimensões, na qual, como vimos, o tempo era a quarta dimensão' (MÁXIMO; ALVARENGA; GUIMARÃES, 2016, p. 253). Como menciona Einstein (1999), o responsável pela abordagem quadridimensional para o espaço-tempo foi o matemático Herman Minkowski (1864-1909) no ano de 1908 e Einstein levou algum tempo para perceber

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a relevância dessa abordagem para a relatividade (FERREIRA, 2017). Como afirmam Peduzzi e Raicik (2017), 'a ciência (o empreendimento científico) é uma construção coletiva; o esquecimento ou mesmo o anonimato de muitos de seus personagens é injustificável' (p. 28).

## No LD3, encontra-se um trecho afirmando que

[...] O espaço encurvado por essas massas funciona como uma 'lente gravitacional' e cria uma posição aparente para a estrela [...]. Esse fenômeno da posição aparente das estrelas, que se deve à curvatura do espaço foi um dos resultados decisivos para a aceitação da teoria da relatividade geral (PIETROCOLA et al., 2016, p. 198).

Contudo, a curvatura do espaço-tempo é responsável por parte do desvio da luz, onde a explicação para o restante do desvio está no princípio da equivalência (WILL, 1996). Tanto que a primeira previsão teórica de Einstein para o desvio da luz ao passar nas proximidades do sol foi de 0,83 segundos de arco (EINSTEIN, 2001), pois considerou apenas o princípio da equivalência como causa desse desvio. Apenas em 1915, quando da conclusão de seu trabalho, Einstein publicou sua previsão de 1,7 segundos de arco para a deflexão.

## Como último exemplo, há um trecho no LD7 afirmando que

O astrônomo britânico Arthur Stanley Eddington (1882-1944) encontrou uma maneira de testar a teoria de Einstein. Realizando a observação durante um eclipse total, enquanto a luz do Sol estivesse obliterada por alguns minutos, as estrelas distantes podiam ser vistas no céu, próximas ao Sol. [...] (BONJORNO et al., 2016, p. 223)

Tal informação também está equivocada, pois Einstein, no mesmo artigo em que faz a primeira previsão teórica quantitativa da deflexão da luz pela gravidade, em 1911, sugere o experimento em ocasiões de eclipses solares. 'Como as estrelas fixas das regiões do céu que são vizinhas do Sol se tornam visíveis quando há eclipses solares, esta consequência da teoria pode confrontar-se com a experiência' (EINSTEIN, 2001, p. 139).

## Considerações finais

A análise da HFC e NdC relacionada à TRG presente nos LD de física aprovados no PNLD 2018 mostrou, em primeiro lugar, que o fato de quatro coleções não abordarem explicitamente a TRG é preocupante, pois essa é uma teoria cujas aplicações estão presentes no cotidiano dos estudantes, tanto em notícias veiculadas pelas diferentes formas midiáticas, como em tecnologias desenvolvidas neste século, a exemplo do GPS; além de ser uma área de pesquisa atual no campo da física. Dessa forma, ter contato com a TRG na formação básica deve ser um direito de aprendizagem dos alunos.

Dentre as oito coleções que abordam explicitamente conteúdos da TRG identificaram-se diferentes tipos de conteúdos históricos, o que pode ser visto como um avanço em relação à utilização da HFC no ensino de física. Por outro lado, assim como mencionam Silva e Pimentel (2008), o desafio que se mostra não é sobre a inclusão de elementos de HFC nos LD, mas sobre a qualidade da HFC incluída. Diversas informações descontextualizadas e equivocadas foram identificadas, o que tem consequências para a aprendizagem dos estudantes quanto aos conteúdos históricos e científicos, além de concepções epistemológicas equivocadas sobre a ciência, sua natureza e desenvolvimento.

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A inserção da HFC no ensino de ciências não é, certamente, uma tarefa fácil. Exige estudo e dedicação por parte de autores de LD e professores. Assim, é importante que os mesmos conheçam trabalhos da literatura especializada sobre a HFC e NdC, seja em periódicos ou em anais de eventos. Dessa maneira pode-se almejar que a HFC cumpram seu papel didático, de acordo com legislações educacionais e indicações de pesquisadores (HIDALGO et al., 2018; SILVA; PIMENTEL, 2008). Para a inserção tanto de conteúdos sobre a TRG propriamente ditos, quanto da história relacionada à teoria, há também que se considerar que todas essas discussões devem estar presentes no processo de formação inicial dos futuros professores e autores de LD. Diversos trabalhos apontam caminhos nesse sentido (MARTINS, 2007; MONTEIRO; REZENDE JÚNIOR; CRUZ, 2009).

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