HISTÓRIA DA ÓPTICA: AS TRANSFORMAÇÕES DE PARADIGMAS E AS RELAÇÕES HCTS

## HISTÓRIA DA ÓPTICA: AS TRANSFORMAÇÕES DE PARADIGMAS E AS RELAÇÕES HCTS

Andréia Hornes 1 , Márcia da Costa 1 , Irinéa de Lurdes Batista 1

1 Universidade Estadual de Londrina/andreiahornes@yahoo.com.br

## Resumo

As interpretações propostas para as mudanças nas teorias científicas têm diferentes perspectivas, dependendo do seu objetivo e de sua fundamentação. Nas palavras de Kuhn, as idealizações consistem em paradigmas que ao ser confrontadas por uma revolução científica desencadeia em um novo paradigma. Kuhn também enfatiza a importância do levantamento histórico que valoriza a Ciência e como ela se constrói pelo compartilhamento de ideias. Nesse processo, destaca-se também a tecnologia, presente principalmente nas experimentações históricas e que hoje compõe o mundo moderno. Nesse sentido, o presente trabalho apresenta uma sequência didática desenvolvida para o estudo histórico, científico, tecnológico e social (HCTS) dos Fenômenos Ópticos no ensino médio, evidenciando a relevância do trabalho principalmente pela abrangência teórica a respeito da natureza da ciência, das revoluções científicas e da mudança científica. O problema em questão consiste em observar como o estudante relaciona os conceitos da óptica geométrica com as aplicações cotidianas. A perspectiva HCTS é utilizada para essa relação pois apresenta não só os aspectos tecnológicos desenvolvidos pela ciência, mas também valoriza o contexto histórico do qual a sociedade faz parte.

Palavras-chave : História da Óptica; Mudanças de Paradigma, Sequência Didática, HCTS.

## Concepções de Ciência em Thomas Kuhn

Na aprendizagem de conceitos científicos, quanto mais complexos forem suas teorias mais dificuldades temos para compreendê-las. Dessa forma, explicar a evolução de uma teoria para estudantes do ensino médio requer o uso de métodos e estratégias de ensino que vão além do que se apresenta nos livros didáticos. A História da Ciência possui um papel importante para entendermos como a Ciência evolui e como as ideias transformaram-se em teorias fundamentadas teoricamente. Ao associar a História da Ciência com a Tecnologia temos algumas respostas para as aplicações científicas, visto que as experimentações que serviam para testar hipóteses por vezes desencadearam resultados inesperados, gerando outras teorias, outras propostas.

Para explicar os episódios científicos, as mudanças conceituais e como estas influenciaram a Natureza da Ciência, pensadores como Thomas Kuhn sugeriram algumas interpretações. A questão do paradigma científico, proposto por Kuhn, é por ele considerado como realizações científicas que apresentam problemas e soluções aceitáveis para determinada comunidade científica (Kuhn, T. 1975, p. 13). Ao se questionar esse padrão com novas interpretações científicas ocorre uma revolução científica. Segundo Kuhn, as revoluções científicas desintegram a tradição à qual a ciência normal está ligada, rejeitando uma teoria em favor de outra. Essas mudanças geram novas controvérsias como sugere a própria revolução científica. (Kuhn, T. 1975, p.25).

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Quanto a História da Ciência, na visão de Kuhn, os novos historiadores buscam a integridade histórica dos episódios científicos a partir da sua época, contrariando o conceito de acumulação do conhecimento tal qual é normalmente apresentada. (Kuhn, 1975, p. 21 e 22). A omissão de fatos históricos importantes ao desenvolvimento da ciência também é criticada pelo epistemólogo: '... a História Natural típica omite com frequência de seus relatos imensamente circunstancias exatamente aqueles detalhes que cientistas posteriores considerarão fontes de iluminação importantes. ' (KUHN, 1975, p. 36)

## Mudanças de Paradigmas na Óptica Física

A concepção de luz, que até determinado momento era conhecida como 'onda' e a partir do século XX passa a ser entendida como uma composição de fótons, pela teoria da dualidade, é apresentada por Kuhn como uma revolução científica. A transição sucessiva de um paradigma para outro por meio de uma revolução é o padrão para o desenvolvimento da ciência amadurecida (Kuhn, 1978, p. 32). Segundo Kuhn os paradigmas associados aos fenômenos luminosos podem ser organizados segundo suas dimensões filosóficas e históricas como apresentado.

Quadro 01: Dimensões Históricas e Filosóficas para a óptica segundo Kuhn

Fonte: autoria própria

Na ausência de um paradigma os fatos pertinentes a um determinado episódio científico parecem igualmente relevantes, o que dificulta o desenvolvimento científico, justificando a importância de existir padrões científicos como enfatizado por Kuhn, 1975, p. 37). '... as diferenças entre paradigmas sucessivos são, ao mesmo tempo, necessárias e irreconciliáveis' (KUHN, 1975, p. 137). Além da importância da História da Ciência para o desenvolvimento científico, Kuhn (1975, p. 37 e 38), também valoriza o papel da tecnologia considerada por ele como vital para o surgimento de novas tecnologias, sendo também considerada como facilitadora da coleta ordenada de dados.

Quanto ao aspecto social, Kuhn traça um paralelo entre as revoluções científicas e as revoluções políticas, as quais visam a realização de mudanças impedidas pelas instituições, no caso das revoluções políticas e pelos paradigmas, no caso das revoluções científicas. A importância em ambos os casos se dá pelo fato de que membros de uma comunidade são levados a escolher novas instituições ou paradigmas por diferentes meios.

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## A proposta HCTS e suas relações para a Óptica Física

A perspectiva HCTS esta pautada em quatro aspectos relevantes quando se trata do ensino de ciências: aspecto histórico (H), aspecto científico (C), aspecto tecnológico (T) e aspecto social (S), os quais possibilitam uma discussão reflexiva sobre como a construção humana descrita pela história da ciência pode relacionar os acontecimentos sociais ao desenvolvimento tecnológico e científico.

A proposta vem com o objetivo de se pensar nos conteúdos da Física de modo que o estudante seja levado a relacionar as teorias, as equações, as aplicações práticas e como esse processo contempla a sociedade, em quais aspectos houve melhorias e em que sentido o desenvolvimento da ciência e da tecnologia pode ter aspectos negativos. E, com estudos pautados na História da Ciência, é possível elencar em cada item questões que comtemplem esses aspectos.

Assim, 'o uso da História da Ciência é para enriquecer o ensino de Física e tornar mais interessante seu aprendizado, aproximando os aspectos científicos dos acontecimentos históricos, possibilita a visão da ciência como uma construção humana'. (MEC, 2008, p. 64). O Quadro 2 apresenta algumas relações HCTS para a Óptica Física como Plano de Trabalho Docente

Quadro 2 : Relações HCTS para a ÓpticaFonte : Autoria própria

## Metodologia

A investigação em questão utiliza a metodologia de ensino baseada no

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enfoque HCTS no ensino de Óptica na educação básica. Para tanto, foram propostas atividades relacionadas ao tema, abordando tanto a Óptica Geométrica como a Óptica Física, inserindo assim tópicos da Física Moderna e Contemporânea, norteados pela perspectiva histórica, científica, tecnológica e social. A atividade contou como público alvo uma turma de 34 alunos do segundo ano do Ensino Médio, e como atividade final dessa proposta, os mesmos apresentaram os trabalhos desenvolvidos para a comunidade escolar.

A pesquisa proposta trata-se de uma pesquisa qualitativa, classificada como descritiva e exploratória, promovendo o envolvimento ativo tanto do pesquisador quanto dos participantes. O problema é abordado diretamente entre o meio e o sujeito, e os dados são obtidos diretamente do ambiente escolar, por meio das atividades desenvolvidas, propostas na sequência didática (SD). Os instrumentos avaliativos serão utilizados ao longo do processo, visando interferir quando necessário para que seja possível observar os indícios de aprendizagem.

## Resultados

Para contemplar as relações propostas do quadro 3 e atingir o objetivo geral em todos os seus aspectos, as aulas precisam ser pensadas e organizadas de maneira integrada, para tanto, propomos a organização de uma sequência didática, com objetivos específicos para cada aula, visando os diferentes aspectos da proposta. Nesse contexto, o planejamento contempla o conteúdo de forma geral, detalhando os aspectos estudados enquanto a sequência didática detalha aula por aula, o que facilita a avaliação, permitindo a intervenção quando necessário. Diferentes instrumentos avaliativos são utilizados no desenvolvimento da proposta.

A sequência didática sugerida no quadro 3, parte do diálogo e da investigação acerca do que os alunos conhecem sobre o tema para então interferir e inserir novos conceitos ou conceitos complementares. Pretende-se também desencadear uma visão integradora da Física, construída cientificamente por longos estudos e que ainda está em evolução. O foco principal dessa sequência é explicitar o caráter histórico do conhecimento científico, destacando a importância das mudanças de padrões e também, levantar as condições para a reflexão no que diz respeito ao contexto científico, tecnológico e social.

Quando se propõe um meio didático para se observar uma aprendizagem significativa, é importante ter em mente que o novo conhecimento deverá se incorporar a um conhecimento já existente na estrutura cognitiva do aluno. A busca dessa relação acontece durante a investigação, apresentado na seção anterior, cujo instrumento utilizado foi um questionário, o qual levou a identificar alguns pontos importantes na elaboração da sequência. Segundo Moreira (2012) para a aprendizagem significativa acontecer, deve-se respeitar algumas condições de aprendizagem: que o material utilizado se apresenta potencialmente significativo e que o educando apresente predisposição para a aprendizagem. Dessa forma, a proposta desenvolvida leva em consideração as premissas da aprendizagem significativa, relacionadas com a abordagem HCTS.

Quadro 3: Sequência Didática (SD) para a Óptica na perspectiva HCTS

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Fonte : Autoria própria

A SD apresentada resultou em inúmeras discussões acerca das propriedades da luz, das mudanças conceituais ocorridas ao longo dos séculos e das inúmeras aplicações desses estudos em nosso cotidiano. A produção

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experimental desencadeou diversas curiosidade e muitos fenômenos puderam ser analisados e estudados. Abaixo são apresentados algumas das produções dos alunos, as quais foram levadas a comunidade escolar por meio de uma Mostra Científica, intitulada Luz e Cores.

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As atividades apresentadas acima são alguns dos projetos desenvolvidos pelos alunos do segundo ano do ensino médio, retratam a satisfação de poder realizar experimentos, entender o funcionamento e explicar aos demais colegas da escola. As avaliações realizadas demonstraram evidencias de uma aprendizagem significativa, pautada na História da Ciência, Tecnologia, Sociedade e na construção do conhecimento.

## Considerações finais

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A organização da temática em uma sequência didática pautada na perspectiva HCTS demonstra que é possível fazer essas relações e assim propor ao estudante uma visão ampla e progressiva da ciência. A proposta prevê relações entre o desenvolvimento científico-tecnológico e como a sociedade processa essas evoluções. O viés histórico adotado no ensino de ciências auxilia na sua compreensão, esclarecendo muitos caminhos e decisões tomados para que os fenômenos fossem estudados, esclarecidos, teorizados. Compreender o processo de construção de uma teoria, apresentada por diferentes perspectivas, também proporcionam uma efetivação dos conhecimentos abordados e com a organização em uma sequência didática contribui para que haja uma aprendizagem significativa para o estudante, em que indícios dessa aprendizagem são observado pelas avalições realizadas. O estudo da luz e de seus fenômenos é um tema muito interessante, de grande aplicabilidade no dia a dia, o que desperta a atenção e o interesse dos alunos pelo assunto, percebendo que a Física é presença constante em nossas vidas.

Outro ponto evidenciado é que a utilização de uma metodologia pautada em aspectos históricos, científicos, tecnológicos e sociais, que proporcionam uma visão ampla do conceito físico que se quer estudar. Cientificamente destaca-se as formulações, equações, deduções que permitem o embasamento teórico da teoria, bem como as relações geométricas usadas na formação de imagens. As experimentações constituem o aspecto tecnológico da proposta, pois permitem verificar as teorias e ainda, lançar novos desafios partindo de observações, buscando explicações para o funcionamento dos equipamentos e avaliando os resultados. No aspecto social, consta como as aplicações das teorias e suas tecnologias resultaram em mecanismos para a sociedade, em diversas áreas, como por exemplo nos aspectos relacionados com a visão. A História da Ciência traz sua contribuição ao reescrever a história dos pensamentos acerca das propriedades da luz do ponto de vista filosófico, desde a curiosidade dos gregos antigos até as constatações da Mecânica Quântica.

No entanto, para que essas percepções se evidenciem, é necessário utilizar diferentes estratégias, métodos e modelos didáticos que organizem sequencialmente o que ensinar e como ensinar. São questões difíceis de solucionar, mas a escolha das estratégias adequadas reduz grande parte dessa jornada, e abordagens diferenciadas associadas ao ensino, visam facilitar o processo como um todo, sendo que, um dos fatores responsáveis por essa facilitação é a motivação, desencadeada pela compreensão dos conceitos estudados. Quanto mais o aluno compreende o assunto apresentado, mais motivado ele se sente para aprender novos conceitos sobre o assunto.

A pesquisa apresentada pode ser considerada um meio facilitador da aprendizagem pois desenvolve-se em um contexto amplo, mas ao mesmo tempo direcionado ao assunto proposto. Nessa abordagem é possível fazer relações entre o que a ciência trouxe de avanços para a sociedade, como a ciência foi e está sendo utilizada tecnologicamente e quais os entremeios que delinearam toda essa evolução, o que cabe a história da ciência esclarecer. E esse entendimento do todo promove uma melhor compreensão dos seus fragmentos.

Os conhecimentos científicos são construídos ao longo das etapas do projeto, pela investigação histórica e social, pela trajetória tecnológica da ciência, levando a concretização dos conceitos estudados e, portanto, sua contribuição à

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apreensão dos conhecimentos abstratos e a fixação ao processo cognitivo do educando. Com isso, para o sucesso na conclusão deste trabalho espera uma construção sólida dos conceitos relacionados à Física Moderna, de modo que tenham sido apreendidos, assimilados e evidenciados pelos alunos, tendo então uma referência prática incorporada a sua formação individual.

## Referências

HORNES, A., SANTOS, S. A. A Termodinâmica em seu Contexto Histórico: Evolução Científica e Tecnológica e seus impactos na Sociedade. Encontro Estadual de Ensino de Física. 6. Atas. 2015, Porto Alegre, RS.

HORNES, A., SANTOS, S. A O Ensino da Física no Contexto da História, Ciência, Tecnologia e Sociedade (HCTS) - uma Proposta Para a Aprendizagem Significativa. Seminário Nacional de Mestrados Profissionais. 2. 2016. Salvador, BA.

KUHN, T.S. (1975). A estrutura das revoluções científicas. São Paulo, Perspectiva

MOREIRA, M. A. (1995), Monografias n° 11 da série Enfoques Teóricos. Porto Alegre. Instituto de Física UFRGS.

MOREIRA, M. A. Teorias da Aprendizagem. São Paulo, Editora Pedagógica Universitária Ltda, pag. 160, 1999.

MOREIRA, M. A. (2012), ¿Al final qué es aprendizaje significativo? , La Laguna, 25: 29-56.

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