Uma abordagem histórica sobre o desenvolvimento das ideias sobre calor

## UMA ABORDAGEM HISTÓRICA SOBRE O DESENVOLVIMENTO DAS IDEIAS SOBRE CALOR

Carlos Henrique Jerônimo de Oliveira 1 Manoel Felix Pessoa dos Santos 2

1 Universidade Federal de Pernambuco, carlos.jeronimo@ufpe.br

2 Universidade Federal de Pernambuco, manoel.pessoa@ufpe.br

## Resumo

Face as metodologias frequentemente utilizadas em sala de aula para a construção do conhecimento, surge a ideia de uma intervenção que vá além do livro didático adotado e de exposição oral, em especial, que trabalhe a contextualização histórica do tema, evidenciando as discussões que fundamentaram as teorias atuais e, portanto, como se dá a construção do conhecimento científico. O seguinte trabalho apresenta um relato de experiência de uma intervenção realizada em duas turmas do segundo ano do ensino médio tratando do desenvolvimento das ideias sobre Calor, tendo como objetivo abordar o importante tema da História e Filosofia da Ciência em aulas de Física. Utilizou-se, para tal, uma apresentação com uma 'linha do tempo' sobre as diferentes definições dadas ao termo Calor ao longo do seu processo de conceituação, destacando a construção coletiva do conhecimento científico, e uma simulação virtual para trabalhar a definição do termo tal qual o conhecemos hoje. Coletou-se as impressões dos estudantes no decorrer da intervenção através de suas participações e, ao fim, através de um questionário, onde foi possível tomar contato com as construções cognitivas dos mesmos sobre a história do Calor e o trabalho de um cientista.

Palavras-chave : História e Filosofia da Ciência, Metodologias para o ensino de Física, Calor.

## Introdução

O Curso de Graduação em Física Licenciatura da Universidade Federal de Pernambuco oferta como componentes obrigatórias as disciplinas de Metodologia do Ensino de Física I, II e III, onde se propõe aos discentes, como uma das tarefas realizadas ao longo do período, a elaboração de materiais e procedimentos didáticos para serem trabalhados nas salas de aula do ensino médio.

De forma específica, a componente curricular Metodologia do Ensino de Física II trabalha a contextualização histórica e social dos conhecimentos Físicos de Termodinâmica e Ondas, ocorrendo que no decorrer da disciplina são produzidos materiais sobre o desenvolvimento de tais conceitos.

Contando com tal alicerce e a experiência obtida ao longo do estágio no ensino médio, onde foi possível notar que grande parte das aulas de física é ministrada de forma expositiva dialogada, tratando o conteúdo sem fazer menções à como se deu seu desenvolvimento, surge a proposta de buscar uma aula diferente das assistidas pelos alunos diariamente e que englobe algo que vá além do livro didático adotado. Para tal tarefa foi pensado uma forma de adequar o conteúdo que os alunos estivessem estudando na disciplina de Física à uma abordagem que leva em conta o desenvolvimento histórico dos conceitos, evidenciando como se dá o processo de construção do conhecimento científico.

- O fundamento de tal abordagem se sustenta na concepção que tal metodologia proporcionará um melhor aprendizado do assunto, pois,

Considerações de natureza histórica sobre as etapas de elaboração do conhecimento podem facilitar a tarefa de ensino-aprendizagem das ciências, [...], pois é através de análises com perfil histórico que se pode abarcar a dimensão do complexo que envolve a prática científica e o conhecimento por ela produzido. Um ensino de ciências pode melhor se situar no campo das construções do intelecto humano com o auxílio dos estudos históricos, iluminando conteúdos que de outra forma tendem a ser entendidos sob o clichê da realidade evidente, da objetividade imediata, da verdade absoluta (OLIVEIRA, 2002, pág. 2).

- O conteúdo escolhido para ser trabalhado foi Calor, especificamente o significado do termo, fazendo ponte com as aulas de Termodinâmica, sendo este o conteúdo vivenciado pelos alunos.

Com tal intervenção pretendeu-se esclarecer como é o trabalho de um cientista, discutir o significado de Calor, tomar contato com as ideias dos cientistas ao longo dos tempos sobre tal conceito e compreender o alcance tecnológico na sociedade desses estudos.

Ao fim, a caráter de avaliação, foi aplicado um questionário com objetivo de verificar quais foram as compreensões dos alunos sobre os tópicos debatidos, ocorrendo que suas participações durante a aula também revelaram como essas novas informações estavam sendo assimiladas e transformadas em conhecimento.

A intervenção foi realizada em uma escola pública do bairro Rendeiras, cidade de Caruaru, em duas turmas do segundo ano do ensino médio onde os estudantes já tomaram contato com o conteúdo de termodinâmica através das aulas do professor da escola e, portanto, com o significado físico do termo Calor.

## Metodologia

Com o objetivo de tomar contato com a visão dos alunos sobre os profissionais da ciência, a abordagem em cada turma iniciou-se com as seguintes perguntas: 'Em sua mente, como é um cientista?' e 'Quais são os(as) cientistas que vocês conhecem e quais contribuições eles(elas) deram para ciência?', surgindo como resposta à primeira pergunta, de forma geral, a visão de alguém cujo trabalho é formular e testar teorias, e, quanto a segunda questão, apareceram principalmente os nomes de Newton e Einstein, com apenas um aluno de uma das turmas mencionando Tesla, e suas respectivas áreas de atuação. A partir daí seguiu-se uma discussão sobre o trabalho de um cientista, de modo à descontruir determinados estereótipos sobre este profissional, tendo como pretensão destacar que o mesmo não trabalha isolado da sociedade ou de outros profissionais e demonstrar que, na grande maioria das vezes, uma teoria não é resultado do trabalho de um único cientista, mas sim de várias pessoas que vão fornecendo contribuições que corroboram para gerar a ideia final (CACHAPUZ et al., 2005).

Em seguida, já adentrando no assunto proposto para aula, foi levantado o problema sobre o significado do termo Calor, abrindo espaço para as concepções alternativas (KÖHNLEIN; PEDUZZI, 2002) dos estudantes e também para respostas baseadas nos seus estudos anteriores das aulas de física sobre termologia.

Para o acompanhamento do desenvolvimento das ideias de vários cientistas sobre Calor e suas respectivas contribuições nesta área foi utilizado, visando

transformar um saber científico em um saber escolar (MELZER, 2015), uma apresentação de slides fruto de uma transposição didática realizada na disciplina de Metodologia do Ensino de Física II, anteriormente citada. Com tal recurso foi possível fazer os alunos tomarem contato com uma espécie de 'linha do tempo' sobre a história das diferentes definições, mas complementares, que foram dadas ao termo Calor ao longo dos anos (PIRES, 2008) até que se chegasse à definição atual previamente discutida em sala.

Ainda fazendo uso da apresentação, foi destacado o alcance social/tecnológico dos estudos sobre Calor, responsáveis direta ou indiretamente pela construção de locomotivas, advindas da ideia de máquina à vapor (facilitando a locomoção de pessoas, transporte de diversos materiais e conexão entre pontos distantes de um país) e máquinas extratoras de água de minas profundas (facilitando e dando maior segurança ao trabalho de mineradores).

Ao término, foi utilizado uma simulação virtual, denominada Formas de Energias e Transformações , para os alunos poderem entender, visualmente, o significado físico do termo calor de acordo com a concepção atual e também foi realizada a aplicação do questionário, cujas perguntas estão pontuadas abaixo:

- 1) O que é Calor?
- 2) Como é o trabalho de um cientista para você?
- 3) A ideia de Calor que temos hoje é a mesma de antigamente? Comente.

## Discussão/resultados

As duas questões iniciais propostas no começo da aula promoveram de imediato a participação dos alunos, sendo que algumas respostas revelaram a ideia de ligação de uma determinada teoria ao nome de apenas um cientista e/ou a não percepção, por parte dos alunos, sobre como se dá este processo de construção do conhecimento na Física e em outras ciências.

Para efeito de exemplificação, foi citado que as formulações de Newton para sua mecânica basearam-se em estudos anteriores de Galileu sobre plano inclinado e movimento de queda livre dos corpos, assim como Einstein se serviu das contribuições de Planck para enunciar sua teoria do efeito fotoelétrico, de modo a evidenciar que mesmo estes cientistas (declarados como os mais conhecidos pelos alunos) fizeram suas pesquisas com bases em estudos de cientistas que lhes precederam.

Na discussão sobre Calor vale pontuar que os alunos não lembraram prontamente da definição física do termo, mas tentaram responder de acordo com tal, fugindo de outras concepções acerca do significado, até o momento em que se lembraram da definição vista em sala em aulas anteriores.

Com tal concepção revisitada foi dado início à apresentação de slides, sendo aí o ponto que diferiu a experiência em uma turma da outra. A primeira motivou-se bastante com o conteúdo da apresentação, algo possível de se notar graças à participação elevada dos estudantes durante a aula, com indagações e observações (pontuo como exemplo o interesse particular em saber como os cientistas de antigamente explicavam o que era Calor), pela atenção dada à explicação e pelas 'amarrações' que eram feitas com o que o professor de Física da escola discutiu com eles.

Na segunda turma apenas uma parte, pouco mais que a metade, mostrou interesse e observações foram levantadas por alguns destes discentes, mas a maior atenção foi voltada para o uso da simulação virtual, consistindo esta em uma animação onde era possível demonstrar a definição atual de Calor como energia em transição, fluindo de um corpo de maior temperatura para um de menor temperatura.

Por vez, vale evidenciar que nesta última classe houve uma discussão particular, devida as indagações de um aluno, sobre o alcance tecnológico promovido graças ao aproveitamento do Calor como fonte de trabalho, em especial como este foi utilizado para movimentar máquinas que retiravam água de dentro de minas profundas.

Figura 01: Momento de resposta das perguntas do questionário passado ao fim da intervenção

<!-- image -->

## Considerações Finais

De forma geral, o questionário aplicado mostrou que nas duas turmas o conceito de Calor como energia foi assimilado (primeira questão). Revelou também que grande parte dos estudantes faz a correspondência do cientista com o profissional que cria e testa teorias (respostas que não estão incorretas, entretanto não apresentaram elementos da discussão realizada em sala), com apenas uma fração da turma associando a este profissional o caráter coletivo do seu trabalho (segunda questão). Para última questão esperava-se como resposta apenas uma descrição informando que o significado do termo físico de Calor foi se modificando com o passar dos anos, entretanto ela revelou algo mais, pois os estudantes fizeram descrições detalhadas de algumas hipóteses anteriores, como as do flogístico e calórico.

Em poucos casos, não mais que três em cada sala, foi notado que a resposta fornecida estava incorreta por não ser a definição física do termo (por exemplo: definição de calor como temperatura, mostrando, possivelmente, que o aluno não distinguiu os dois termos ao longo das aulas de termodinâmica), o que também abre espaço para interpretação do que pareceu ser resultado do discente não apresentar sua resposta em uma sequência organizada de palavras, fazendo com que, embora com elementos certos, sua resposta estivesse incorreta devido à forma como foi colocada, sendo isto um indício para trabalhar melhor a maneira de se expressar em forma escrita.

O processo de aplicação do questionário foi útil pois permitiu, dentro do tempo da aula, conseguir as respostas dos estudantes, porém, vale notar que nem todos alunos entregaram o questionário respondido e que pelo menos dois ou três estudantes em cada sala copiaram as respostas do colega.

Ao mais, é necessário salientar que os momentos de conversação foram muito importantes para saber como cada turma estava acompanhando o progresso da apresentação e transformando as informações em conhecimento, sendo isto parte da avaliação realizada, vindo a confirmar que, ao menos os discentes que se mobilizaram, mostraram construção do conhecimento.

Após uma análise, torna-se interessante a proposta de um segundo momento para trabalhar individualmente as respostas fornecidas ao questionário, de forma com que todos estudantes possam defendê-las e explicá-las oralmente, o que poderia revelar novidades sobre como cada um assimilou o conteúdo, entretanto, devido a época de provas bimestrais, então próxima, e a ocorrência de eventos culturais realizados na escola com os alunos, fazendo o professor da instituição precisar de mais tempo de aula para trabalhar o conteúdo, esta última parte da avaliação continuada não pôde ser realizada a fim de não atrapalhar a atividade do docente, sendo então a produção dos discentes compreendida através de suas respostas escritas e suas participações em aula.

## Referências

CACHAPUZ, A.; GIL-PEREZ, D.; CARVALHO, A. M. P.; PRAIA, J.; VILCHES, A... A necessária renovação do ensino das ciências . São Paulo: Cortez, 2005.

Endereço da simulação virtual utilizada na intervenção: Formas de Energia e Transformações: &lt;https://phet.colorado.edu/pt\_BR/simulation/legacy/energy-formsand-changes&gt;. Acesso em 09 de Junho de 2018.

KÖHNLEIN, J. F. K; PEDUZZI, S. S.. Um estudo a respeito das concepções alternativas sobre calor e temperatura . 2002. Disponível em &lt;https://seer.ufmg.br/index.php/rbpec/article/view/2336&gt;. Acesso em 15 de abril de 2018.

MELZER, E. E. M.. As teorias de Chevallard e Fleck: Relações entre a transposição didática e o tráfego de pensamentos, 2015. Disponível em &lt;http://educere.bruc.com.br/arquivo/pdf2015/16730\_11057.pdf &gt;. Acesso em 09 de Junho de 2018.

OLIVEIRA, M. P.. A história e a epistemologia no ensino das ciências: dos processos aos modelos de realidade na educação científica, 2002. Disponível em

&lt;https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2319266/mod\_resource/content/1/Mesa%2 0redonda%20SBH%20vf%20c%C3%B3pia.pdf&gt;. Acesso em 09 de Junho de 2018.

PIRES, A.. Energia, Calor e Entropia. Evolução das ideias da física . São Paulo: Livraria da Física, 2008, p. 233-262.

Projeto Político Pedagógico do Curso de Licenciatura em Física da Universidade Federal de Pernambuco, Campus Agreste , 2012. Disponível em &lt;https://www.ufpe.br/documents/480971/0/Projeto+Pol%C3%ADticoPedag%C3%B3gico+F%C3%ADsica+CAA/8d9d2993-4924-4898-9d2492c60c8fd54c&gt;. Acesso em 09 de Junho de 2018.