ASTRONOMIA E MODELOS COSMOLÓGICOS: RELATO DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA A PARTIR DA CODOCÊNCIA

## ASTRONOMIA E MODELOS COSMOLÓGICOS: RELATO DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA A PARTIR DA CODOCÊNCIA

Henrique Santos 1 , Juliana Cilento , Andreia Guerra , José Claudio Reis 2 3 4

1 Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), hrquesan@gmail.com

- 2 Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (CEFET/RJ), julianacilento07@gmail.com
- 3 Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (CEFET/RJ), aguerra@tekne.pro.br

4 Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), jclaudio@uerj.br

## Resumo

O presente trabalho objetiva relatar uma experiência em sala de aula de uma sequência didática sobre astronomia e cosmologia através da prática da codocência e da abordagem de história e filosofia da ciência. Iniciou-se a sequência didática com o estudo da astronomia e com a utilização de software específico a fim de se obter ampla visualização dos céus via controle de parâmetros no mencionado software. É importante observar que o software permite simular a visualização dos céus de qualquer ponto do globo terrestre e em diferentes anos, o que contribui para ampliar a compreensão de padrões astronômicos. Discussões sobre os astros e sobre as grandezas astronômicas tomaram lugar, além da apresentação da astrologia enquanto construção de conhecimento não-científico. A partir de então, desenvolveram-se aspectos sobre o processo de construção de modelos de descrição do universo - o cosmos - desde a antiguidade até a nova proposta heliocêntrica e helioestática no final do século XV e início do século XVI. Para o estudo de tais modelos, usou-se a arte não apenas como objeto disparador de interesse dos estudantes, mas como elemento capaz de expandir a compreensão do contexto social, político, econômico e cultural em que toda a sociedade e seus membros estão inseridos.

: Astronomia; Cosmologia; Stellarium; Copérnico;

Palavras-chave Codocência

## Introdução

Diversas pesquisas apontam a necessidade de um ensino de ciências que proporcione aos estudantes aulas críticas e reflexivas, ampliando discussões sobre as possibilidades e limitações do conhecimento científico (MOURA; GUERRA, 2016). Para tal, é fundamental compreender o papel do contexto histórico-social em que as ciências são desenvolvidas, o que implica um ensino sobre ciências, abrindo espaço para um olhar sobre as ciências enquanto parte integrante da cultura, o que leva a responder questões impostas pela sociedade em que são construídas e desenvolvidas (MOURA; GUERRA, 2016).

Como aponta Martins (2005), há diversas abordagens teórico-metodológicas que privilegiam um ensino sobre ciências, como, por exemplo, os projetos interdisciplinares, as atividades experimentais, as perspectivas a partir das relações

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entre a Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) e a História e Filosofia da Ciência (HFC).

Dentre as possibilidades apresentadas por Martins (2005) o presente trabalho apresenta um relato de experiência em que o ensino sobre ciências foi desenvolvido a partir de uma abordagem histórico-filosófica, quando do estudo de modelos planetários.

A experiência didática aqui descrita ocorreu em duas turmas de Ensino Médio Técnico Integrado de Administração e Informática, a partir de agora denominadas como turma A e turma I respectivamente, em uma escola federal do Rio de Janeiro e foi fundamentada a partir da codocência (AFONSO NETO, 2014; SILVA; CORRÊA, 2016). Todas as atividades foram ministradas e planejadas conjuntamente por três docentes: a professora regente da turma, um estudante de licenciatura em Física e uma estudante de pós-graduação em ensino de Física. A professora regente trabalha com abordagem histórico-filosófica em suas aulas, a aluna de mestrado está desenvolvendo seu trabalho de dissertação em História da Ciência e Ensino e o licenciando está produzindo sua monografia a partir da utilização da História e Filosofia da Ciência no ensino de Física.

A escolha pela prática da codocência deve-se ao fato de reconhecermos que a mesma possibilita a formação de professores no próprio ambiente profissional, já que o contato com outras formas de ensinar contribui para a formação dos professores. Além disso, essa prática tem o potencial de proporcionar aulas mais dinâmicas, pois há maior interação entre os professores atuantes em comparação a aulas ministradas apenas por um docente (AFONSO NETO, 2014; SILVA; CORRÊA, 2016).

O currículo da escola em que a experiência vivenciada ocorreu previa para as turmas A e I um curso de Física que tinha por objetivo trabalhar os conteúdos de mecânica. Com vistas a desenvolver os conteúdos numa abordagem históricofilosófica optou-se por construir uma sequência didática para os dois primeiros meses que iniciasse com o estudo dos movimentos do céu e Terra, desenvolvidos por Aristóteles como mundos supralunar e sublunar, respectivamente.

Objetivando-se situar os estudantes nas questões a serem trabalhadas, antes de discutirmos as contribuições de Aristóteles para o estudo do céu e Terra, trabalhamos algumas questões de astronomia com o intuito de discutir com os estudantes que desde os tempos mais remotos, diferentes povos olharam para o céu na busca de entendê-lo e, em alguns casos, de entender como as estrelas influenciam nossas vidas (VIEIRA, 1996). Fizemos essa escolha porque a professora regente destacou que sua experiência de anos anteriores mostrara que os estudantes não conhecem questões básicas sobre o céu, como, por exemplo, os movimentos dos astros em relação à Terra e o conceito de constelação. Tal desconhecimento acabava por gerar muitas dúvidas ao longo do estudo dos modelos planetários.

Para melhor descrevermos a experiência didática, dividiremos o presente artigo em duas seções. Na primeira, apresentaremos o estudo de astronomia desenvolvido, as atividades realizadas e algumas inferências dos estudantes ao longo das aulas. A segunda seção será dedicada à descrição do trabalho desenvolvido a partir do estudo dos modelos planetários. Por fim, apresentaremos algumas considerações finais sobre a experiência didática desenvolvida.

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## A Observação dos Céus

Por meio do software Stellarium, que simula de modo realista o céu em qualquer data e localização no planeta Terra, os aspectos relacionados ao céu, como o movimento das estrelas e da Lua em relação à Terra, assim como os conceitos de esfera celeste e características do Sistema Solar foram trabalhados com os estudantes.

Apoiando-se em Langhi (2011), discutimos que a ideia de constelação está associada a diferentes culturas, pois cada uma interpretava e formava figuras que melhor expressavam o seu cotidiano e crença. Entretanto, muitas constelações, como Centauro, Órion e Hércules são heranças dos sumérios, apesar de alguns considerarem serem oriundas da mitologia grega (VIEIRA, 1996).

Nesse contexto, ainda através do uso do software em questão, as constelações zodiacais, definidas como aquelas em que o Sol atravessa em seu movimento aparente anual ao redor da Terra, foram mostradas, contextualizando com a noção de signos e ascendentes.

Destacamos, então, que o signo é definido como a constelação na qual o Sol se encontra no momento do nascimento de uma pessoa. Já o ascendente considera a constelação zodiacal nascente, surgindo no horizonte, na hora de seu nascimento.

Neste ponto, no Stellarium, o seguinte exemplo foi apresentado: uma pessoa, ao nascer no dia 07 de março de 1990, às 14h30min, será do signo de peixes, com ascendente em câncer. Contudo, alterando-se o ano para 1579, seu signo passará a ser aquários e seu ascendente, gêmeos. Como isso é possível?

Para responder essa pergunta, foi necessário explicar que a Terra faz um movimento, denominado de Precessão dos Equinócios, no qual seu eixo de rotação gira em torno do eixo perpendicular à órbita da eclíptica. Como consequência, em perspectiva, o eixo de rotação da Terra em 1579 estava mais afastado da estrela Polar em comparação a 2018, que, aparentemente, aponta exatamente para a Polar.

Outra mudança ocorreu na posição em que o Sol se encontra nos equinócios. Na Antiguidade, o Sol estava posicionado na constelação de Áries, mas, atualmente, o equinócio vernal ocorre quando o Sol está aparentemente sobre a constelação de peixes (LANGHI, 2011).

Esse tema foi trabalhado nas duas turmas ao longo de cinco aulas de 50 minutos. Os estudantes participaram bastante das aulas, principalmente, daquelas em que discutimos os signos. Na turma A, principalmente, ocorreu um intenso debate sobre horóscopo. Interessante destacar que, apesar de aproximadamente metade da turma afirmar que não acreditava em horóscopos, todos os estudantes conheciam as características de todos os signos. Durante a discussão, um aluno da turma A solicitou aos professores que continuassem a aula, justificando que assuntos relativos a signos não fazem parte dos estudos de Física. Os outros estudantes rebateram a intervenção desse aluno, pois queriam que os professores mostrassem, a partir Stellarium, quais seriam seus 'verdadeiros signos e ascendentes'. Importante aqui realçar que observamos que, após essa aula, os estudantes da turma A ficaram mais atentos e participativos das atividades sugeridas.

Torna-se necessário enfatizar ainda que discutimos que esses conhecimentos são, atualmente, associados a uma pseudociência, já que não mais

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fazem parte do escopo das pesquisas científicas. Contudo, destacamos para os estudantes que, em séculos passados, esse conhecimento era bastante valorizado. Exemplificamos tal ideia com Johannes Kepler (1571-1630) que, além de astrônomo, prestava serviços de astrologia para o rei.

A avaliação dessa parte do curso ocorreu de forma distinta à convencional, na qual o professor elabora o teste com questões para os estudantes responderem. Solicitamos aos estudantes para que, em grupo de, no máximo, quatro estudantes, elaborassem cinco questões referentes aos conceitos desenvolvidos em aula. As questões elaboradas deveriam representar conceitos que julgaram mais importantes. Além de elaborar as questões, os estudantes deveriam justificar o porquê da questão elaborada. Alertamos aos estudantes que das questões construídas por eles, selecionaríamos algumas para compor a prova bimestral. No total, foram 11 grupos na turma A e 9 grupos na turma I.

Os grupos da turma A dedicaram-se mais à atividade e construíram questões menos diretas do tipo 'O que é...?' e 'Como...?'. A título de exemplo, selecionamos quatro questões, duas escritas por grupos da turma A e duas por um grupo da turma I.

A primeira questão destacada abaixo fez parte da avaliação convencional realizada pelos alunos no final do bimestre.

- 1) Os signos são objetos recorrentes no dia a dia, tendo aparições frequentes em colunas de revistas, jornais e websites, com muitos questionamentos sobre sua fidedignidade, propósito e utilidade. Tendo em vista estas questões, diga qual era a utilidade deste, na época em que fora criado, bem como sua utilidade hoje em dia.

## Justificativa:

Debate-se muito sobre a influência dos astros nas vidas das pessoas, pois, da mesma maneira que as pessoas podem acreditar piamente nela, podem menosprezar essa possibilidade.

- 2) Roberto é apaixonado por física, e passa seu tempo usando o programa Stellarium, onde ele simula os céus nos mais variados momentos da História. Ao observar as constelações do zodíaco, ele reparou que em 200 anos de diferença, o céu se modifica bruscamente. Por que as posições dos corpos celestes não são as mesmas?

## Justificativa:

Essa questão foi pensada em captar um dos tópicos mais trabalhados em sala de aula: constelações zodiacais e suas diferentes posições em relação à Terra com o passar dos séculos. Também pôde ser considerada de uso rotineiro de vários povos, alimentando assim o conhecimento cultural do indivíduo que os estuda.

Com relação à turma I, destacamos abaixo duas questões. A primeira diz respeito ao tema de astrologia. Entretanto, não justificaram o porquê de sua escolha. Já a segunda aborda a importância de se observar o céu. Na justificativa, o grupo reconhece que para cada constelação e astros observados, considera-se um determinado significado.

- 1) Porque a astrologia é considerada um conceito ultrapassado nos dias atuais?
- 2) Qual é a importância da noção de observação das constelações e astros?

## Justificativa:

A questão foi construída porque, independente da época em que vivemos, saber se guiar de acordo com o céu é de grande ajuda e importância não só para momentos de emergência como para o estudo celeste. Para respondê-la, é preciso saber

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questões básicas sobre o Zodíaco e as diferentes constelações, astros e seus significados.

Ao trabalhar esses conceitos em sala de aula, buscou-se ampliar reflexões sobre a temporalidade da construção do conhecimento científico, baseadas em questões pertinentes a sua época. Foi possível perceber que, de certa forma, os grupos elaboraram suas perguntas, refletindo sobre a relevância do horóscopo nos séculos passados, compreendendo que a sociedade apresenta respostas provisórias para os seus questionamentos.

## Construção e Modificações dos Modelos de Explicação do Cosmos

Este bloco foi idealizado para fomentar questões de natureza filosófica e sobre a ciência enquanto construção humana, pois, assim como Zanetic (1989, p. 5), acreditamos que seja necessário 'fornecer substância cultural para esses cálculos, para que essas fórmulas ganhem realidade científica e que se compreenda a interligação da física com a vida intelectual e social em geral'.

As duas primeiras aulas de 50 minutos foram introduzidas a partir de duas imagens (fig. 1): uma representação do livro Divina Comédia, de Dante Alighieri, e o afresco do Juízo Final, produzido por Michelangelo, na Capela Sistina. A utilização da pintura e do gráfico representativo objetivava aproximar a ciência da arte a fim de se construir com melhor solidez o cenário no qual a ciência e seus cientistas estavam inseridos.

Figura 01: Representação gráfica da cosmologia contida na obra Divina Comédia (à esquerda) e fragmento do afresco produzido por Michelangelo (à direita)

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Após os estudantes serem questionados sobre o significado das imagens e sobre possíveis conexões entre estas, o contexto histórico em que foram produzidas ou que representam e a produção do conhecimento científico, introduziu-se a física aristotélica enquanto explicação de mundo, com ênfase em questões cosmológicas, debatendo-se as principais características do modelo proposto por Aristóteles e as limitações deste modelo na explicação de fenômenos como a trajetória em formato de laço do planeta Marte e a variação da luminosidade dos planetas no decorrer do tempo (PORTO; PORTO, 2008).

Após a apresentação de críticas ao modelo aristotélico, utilizando-se como argumento principal a trajetória em forma de laço do planeta Marte, explicou-se de que forma Ptolomeu utilizou o arcabouço do pensamento estrutural do cosmos

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introduzido por Aristóteles e modificou algumas considerações em torno das trajetórias agora interpretadas como compostas de deferentes e epiciclos (BRAGA; GUERRA; REIS, 2011). A cosmologia ptolomaica, geoestática, foi mostrada aos alunos de ambas as turmas, assim como de que forma esta modificação recémintroduzida pôde explicar a trajetória em forma de laço de Marte (BRAGA; GUERRA; REIS, 2011).

Ainda durante a Idade Média, o conhecimento oriundo da antiguidade, especialmente o aristotélico-ptolomaico, foi fundido com o conhecimento teológico oriundo das Sagradas Escrituras. Essa fusão foi realizada por São Tomás de Aquino no século XIII e tornou-se a base da filosofia e do entendimento de mundo durante todo o restante da Idade Média (ROCHA et al., 2011).

Retomamos a ilustração situada à esquerda da fig. 1 para discutir a junção da teologia cristã com a cosmologia aristotélica-ptolomaica, observada através da mescla entre paraíso, inferno e purgatório, elementos tipicamente religiosos, e a cosmologia aristotélica-ptolomaica, denotada pelo geocentrismo, pela organização dos astros e pelo sistema de esferas concêntricas.

Os alunos da turma A discutiram sobre a aproximação entre ciência e religião, o que gerou debates sobre pontos de vista opostos: uns favoráveis à ideia de que a Igreja medieval atrasou o avanço do conhecimento científico e outros defensores da ideia de que não houve retardo, ao contrário, o conhecimento científico era produzido pelos monges nos mosteiros, financiados pela instituição católica. Os professores trouxeram argumentos para defender a segunda posição.

A turma I também fez a conexão entre a representação da cosmologia da obra de Dante com a unificação mencionada anteriormente. Entretanto, as questões levantadas não foram profundas, embora não fugissem do escopo apresentado em sala de aula.

- O heliocentrismo de Nicolau Copérnico foi o próximo assunto a ser tratado. Em seguida, mostrou-se como o sistema helioestático explicava a trajetória em forma de laço do planeta Marte (KUHN, 2017).

Outra questão que destacamos para enfatizar aos estudantes que a ciência medieval era produzida nos domínios da Igreja Católica refere-se ao estímulo dado por sucessivos papas à exposição e divulgação das ideias copernicanas, ao menos até 1616. Neste cenário, ainda, houve a encomenda da pintura da capela Sistina intitulada Juízo Final a Michelangelo.

A partir da observação do trecho da pintura à direita da fig. 1, perguntou-se aos alunos se é possível estabelecer conexões entre a obra de Michelangelo e o heliocentrismo de Copérnico. Em ambas as turmas a resposta foi afirmativa, sempre justificada pela existência do Sol representado atrás da imagem de Jesus. Os estudantes avaliaram que Jesus é a figura mais importante da obra e, por isso, o Sol encontrava-se atrelado a ele. Neste sentido, os alunos compreenderam esta nova forma de visão de mundo, onde o Sol ocupa a posição de destaque absoluto nos céus, antes pertencida à Terra.

Este bloco didático encerrou-se após a discussão das principais críticas feitas à época ao heliocentrismo de Copérnico.

Como avaliação, os estudantes em grupo de 3 ou 4 responderam a 3 questões discursivas. Para exemplificar, destacaremos a primeira questão: 'Você

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concorda com o termo Revolução Copernicana atribuído ao trabalho de Copérnico amplamente difundido em manuais e livros? Justifique sua resposta a partir das discussões feitas em sala. Entendemos que quando há revolução num determinado momento, o que vem depois é totalmente diferente do anterior'. A seguir serão transcritas repostas dadas pelos grupos das duas turmas a esta pergunta.

## Grupo I, turma A:

O sistema de mundo copernicano, por ser heliocêntrico, propôs mudanças significativas no pensar das pessoas da época a respeito do universo, uma vez que os sistemas considerados eram heliocêntricos. Contudo, o pensamento de Copérnico foi intensamente influenciado por trabalhos anteriores de Aristóteles e Ptolomeu, preservando os movimentos circulares realizados pelos planetas em suas órbitas. Portanto, o termo 'Revolução Copernicana' é inadequado, uma vez que o trabalho feito não difere totalmente dos anteriores.

## Grupo II, turma A:

Sim, pois Copérnico, através de suas observações, concluiu que o Sol estaria localizado ao centro do Universo (sistema heliocêntrico), com todos os planetas, inclusive a Terra, girando em torno dele. A teoria afirmava que o movimento circular uniforme era sinônimo de perfeição, sendo que a Terra se encontrava no mundo sublunar, carregada de corrupções e imperfeições. Logo, a Terra girando em torno do Sol seria uma contradição, pois estaria afirmando que ela é perfeita.

## Grupo I, turma I:

Sim, pois o sistema de mundo de Copérnico mudou completamente a maneira de como as pessoas na Idade Média viam o mundo, já que elas viam o planeta Terra no centro do Universo e o sistema de mundo de Copérnico tinha o Sol no centro do universo, o que invalidava muitas explicações da época sobre o mundo.

## Grupo II, turma I:

Não, essas mudanças não deveriam ser atribuídas apenas a Copérnico, pois houve contribuição de diversos outros, como Kepler e Tycho Brahe (mesmo Copérnico tendo levantado várias questões importantes para o desenvolvimento científico) e, apesar de ter mudado muita coisa, ainda utilizavam conhecimentos antigos, não podendo ser considerada uma Revolução.

A partir das respostas acima, é possível perceber que as duas turmas dominaram os conhecimentos básicos sobre o heliocentrismo copernicano. Entretanto, a turma A assimilou melhor as questões levantadas em sala de aula, possivelmente por seu caráter dinâmico e participativo. A turma I, por outro lado, apresentou alguns erros conceituais importantes e demonstrou não ter sedimentado adequadamente as discussões iniciadas em sala de aula, provavelmente devido a sua característica introspectiva.

## Considerações Finais

Consideramos que os objetivos propostos ao iniciar a sequência didática descrita foram alcançados, pois, no geral, os estudantes apresentaram domínio do escopo fundamental de conhecimentos no estudo da astronomia, introduziram e discutiram questões de cunho histórico-filosófico durante o curso e demonstraram satisfatório embasamento teórico na realização das atividades e avaliações propostas dentro de sala de aula.

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Ressalta-se que o estudo da astronomia teve papel facilitador para a compreensão de que as representações celestes possuem significados distintos para cada civilização que as observam, pois estes astros fazem parte da cultura das citadas sociedades.

Outro ponto de destaque foi o resultado positivo obtido devido ao curso de Física ter sido iniciado pelo estudo dos corpos celestes, pois, a partir da correta compreensão de como os astros situam-se no céu, conteúdos relacionados, por exemplo, às estrelas fixas, aos movimentos retrógrados e às órbitas dos planetas puderam ser mais bem visualizados mentalmente, entendidos e aprendidos pelos estudantes.

Nesse sentido, o estudo da astronomia também favoreceu à abordagem histórico-filosófica utilizada posteriormente pelos docentes, pois os modelos cosmológicos são hierarquizados, ou seja, dividem os céu em regiões específicas.

Ademais, a utilização da prática de codocência foi frutífera, pois houve trocas de experiências entre os docentes envolvidos. As atividades propostas para as duas turmas aqui relatadas, além de outras ainda não catalogadas, só foram possíveis de ser realizadas devido à colaboração conjunta entre os professores.

## Referências

AFONSO NETO, C. J. O ensino colaborativo e o PIBID: aspectos da codocência na formação de professores de Física. 2014. 106 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Física, CEFET/RJ, Rio de Janeiro, 2014. Cap. 5.

BRAGA, M.; GUERRA, A.; REIS, J. C. Breve história da ciência moderna . 4. ed. Rio de Janeiro: Editora Zahar, 2011. (v. 1).

KUHN, T. S. A revolução copernicana . 2. ed. Lisboa: Editora Edições 70, 2017.

LANGHI, R. Aprendendo a ler o céu : pequeno guia prático para a astronomia observacional. Campo Grande: Editora da Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, 2011. 131 p.

MARTINS, A. F. P. Ensino de ciências: desafios à formação de professores. Educação em Questão , v. 23, n. 9, p. 53-65, ago. 2005.

MOURA, C.; GUERRA, A. História Cultural da Ciência: Um Caminho Possível para a Discussão sobre as Práticas Científicas no Ensino de Ciências? Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências , v. 16, n. 3, p. 725-748, dez. 2016.

PORTO, C. M.; PORTO, M. B. D. S. M. A evolução do pensamento cosmológico e o nascimento da ciência moderna. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 30, n. 4, 2008.

ROCHA, J. F. (Org.) et al. Origens e evolução das ideias da física . Bahia: Editora da Universidade Federal da Bahia, 2011.

SILVA, G. S. F.; CORRÊA, M. O uso do heurístico da codocência na formação inicial de professores de Física. 2016. Disponível em: &lt;http://www.ufmt.br/endipe2016/downloads/233\_10115\_37038.pdf&gt;. Acesso em: 12 jul. 2018.

VIEIRA, F. Identificação do céu . Rio de Janeiro: Editora Fundação Planetário, 1996. 117 p.

ZANETIC, J. Física também é cultura . 1989. Tese (Doutorado) - Faculdade de Educação, Universidade de São Paulo, São Paulo.

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