ELEMENTOS DA RELATIVIDADE DE EINSTEIN E SUAS IMPLICAÇÕES: DIVULGAÇÃO CIENTÍFICA NO ENSINO MÉDIO

## ELEMENTOS DA RELATIVIDADE DE EINSTEIN E SUAS IMPLICAÇÕES: DIVULGAÇÃO CIENTÍFICA NO ENSINO MÉDIO

## ELEMENTS OF EINTEIN'S RELATIVITY AND THEIR IMPLICATIONS: SCIENTIFIC DISCLOSURE IN SECONDARY SCHOOL

## David Elias da Silva 1 , Maria José P. M. de Almeida 2

## Resumo

É cada vez maior o número de publicações que abordam temas relacionados à área de Ensino de Ciências. Por outro lado, a física ensinada nas salas de aula ainda é considerada ultrapassada e desestimulante. Alguns trabalhos nesta área apontam que a inserção de Física Moderna e Contemporânea (FMC) pode ser uma ferramenta importante para estimular estudantes na aprendizagem da física. Uma maneira de facilitar essa inserção pode ser através da utilização de materiais de divulgação científica. Dessa forma, este estudo tem o objetivo de mostrar que textos de divulgação cientifica, aliados à mediação do professor, podem contribuir significativamente para melhorar interpretações de estudantes do ensino médio a respeito de elementos da teoria da Relatividade de Einstein e suas implicações . Para isso, trabalhamos um capítulo do livro "Albert Einstein e seu universo inflável , de divulgação científica, com alunos de diferentes turmas em todas as séries do ensino médio em duas escolas de Campinas, no interior de São Paulo , e aplicamos questões abertas, com a finalidade de obter uma maior reflexão dos estudantes sobre as informações contidas no texto. As respostas foram analisadas mediante categorização e com base em algumas noções de Análise do Discurso , desenvolvidas e divulgadas no Brasil por Eni P. Orlandi . Entre as mudanças na interpretação dos estudantes destacamos que houve um grande deslocamento de conhecimentos sobre a figura do cientista Albert Einstein e sobre alguns pontos de sua teoria da relatividade, incluindo algumas de suas conseqüências históricas, como a bomba atômica . Além disso, foi possível observar diferentes modos de repetição em diferentes níveis de escolaridade, necessários para determinar o grau de aprendizagem.

Palavras -chave: Einstein, Relatividade , divulgação científífica e mediação do professor

## Abstract

The number of publishing's concerning topics related to the Teaching of Science is greater each day. On the other hand, the way Physics is taught in the classrooms nowadays is still considered old-fashioned and not stimulating. Research on this area shows that introducing Modern and Contemporary Physics can be an important tool to stimulate students to learn Physics. A waway to facilitate this introduction may be through the use of scientific disclosure materials. This way, this study has the aim of showing that scientific disclosure texts, associated with the mediation of the teacher, can significantly contribute to improve the interpretation of secondary students concerning the elements of Einstein's Relativity Theory and its implications. To do so, we have worked on a chapter from the scientific disclosure books "Albert Einstein and his inflatable universe", ", with students from different groups in all the grades of secondary school in two schools in Campinas, São Paulo State, and gave them narrative questions, with the aim of obtaining a greater reflection from the students about the information on the text. The answers were analyzed based on categories and some notions of Speech Analysis, developed and promoted in Brazil by Eni P. Orlandi. Among the changes in interpretation of the students' answers we highlighted that the students acquired considerable knowledge about the scientist Albert Einstein and some aspects of his relativity theory, including some of its historical consequences, like the atomic bomb. Besides that, it was possible to observe different ways of repetition in different school levels, which were necessary y to determine the degree of learning.

Key words: Einstein, Relativity, scientific disclosure and teacher mediation.

## Introdução

A física ensinada na escola vem , ao longo do tempo , esbarrando em alguns problemas como a defasagem curricular e o desinteresse dos alunos. Pesquisas da área de Ensino de Ciências, como Ostermann e Moreira (2000) , apontam que a inclusão de Física Moderna e Contemporânea (FMC) nos programas escolares tem contribuído significativamente para atrair a atenção dos alunos e conscientizá -los sobre a importância da ciência no desenvolvimento de uma sociedade .

De acordo com trabalhos que vêm sendo apresentados nos últimos anos, como Brockington e Pietrocola (2005) e Ostermann e Ricci (2004), são inúmeras as dificuldades de introduzir a FMC no Ensino Médio. Talvez por isso vemos que, em geral, a pesquisa em ensino de ciências apresenta poucas propostas de trabalho testadas e/ou desenvolvidas em sala de aula.

Um recurso bastante defendido por alguns autores, como Terrazan (2000), e que tem se mostrado bastante eficaz nesta inclusão , é a utilização de textos de divulgação científica em situações de aprendizagem. Isso porque eles, geralmente, apresentam uma linguagem menos formal e mais atraente para o leitor. Além disso, sua estrutura é propícia à discussões e argumentações (Almeida, 1998).

No campo da teoria da Relatividade, existem muitos livros desse tipo, impulsionados por diversos exemplos que fogem do senso comum e pela figura bastante conhecida e, às vezes, considerada exótica de Albert Einstein.

Apoiados nestas características e no fato de a Relatividade apresentar possivelmente assuntos menos abstratos para os alunos, quando comparados com outros assuntos de FMC, como, por exemplo, a física quântica , resolvemos trabalhar com estudantes do ensino médio o tema que trata da relação massa-energia, presente na obra de Einstein conhecida como Relatividade Restrita.

Para tratar desse tema, escolhemos o livro de divulgação científica "Albert Einstein e seu Universo Inflável", Goldsmith (2002). Este livro conta a trajetória de um dos mais surpreendentes cientistas que já existiram, incluindo as suas mais famosas teorias, como as Teorias da Relatividade Restrita e Geral. Nele, o autor utiliza uma linguagem divertida e muito próxima da linguagem do cotidiano da maioria dos adolescentes, além de desenhos e charges engraçadas.

Apesar de notarmos o excesso de simplicidade nos assuntos deste livro, levamos em consideração a grande possibilidade de sua aceitação pelos alunos, devido ao seu formato descontraído. Dessa maneira, acreditamos que a leitura motivada, aliada à mediação do professor, pode proporcionar situações de aprendizagem.

O livro de Goldsmith conta em ordem cronológica como foi a vida de Albert Einstein desde sua infância, incluindo episódios pitorescos (alguns possivelmente foram, inclusive, destorcidos pelo autor com a finalidade de tornar a leitura mais engraçada). Ainda sem fugir desse formato, ele conta quando e como as principais teorias de Einstein foram sendo criadas.

No capítulo 15, que foi o mais abordado neste estudo, o autor explora as condições e as conseqüências da criação da famosa equação E=mc 2 . Neste capítulo consta a possibilidade de conversão de energia (E) em massa (m), e vice versa, sendo (c) a constante de proporcionalidade conhecida como a velocidade da luz no vácuo. O capitulo ainda aborda a conseqüência dessa descoberta que, aliada à experiência da reação em cadeia dos átomos (seqüência de quebra de átomos sucessivos que liberam energia), acabou sendo decisiva para a construção das primeiras bombas atômicas e para o rumo que o final da Segunda Guerra Mundial tomou, com a destruição das duas cidades japonesas, Hiroshima e Nagasaki.

Em princípio, a divulgação cientifica não é elaborada para ser utilizada como recurso didático em trabalhos escolares. No entanto, se pretendemos trabalhar com assuntos bastante complexos, como os presentes em FMC, ela pode ser uma opção bastante útil, principalmente com a mediação do professor.

Baseados nesta hipótese, nos propusemos a responder a seguinte questão:

Como a leitura de um capitulo de divulgação cientifica pode ajudar estudantes do Ensino Médio a interpretar noções da Relatividade de Einstein e suas implicações?

## Apoio Teórico

Neste estudo nos apoiamos, principalmente, em algumas noções da Análise do Discurso (AD) divulgadas, no Brasil, por Eni Orlandi. Essa vertente da análise do discurso teve inicio na França com Michel Pêcheux. A autora afirma que a AD

(...) considera os processos e as condições de produção da linguagem, pela análise da relação estabelecida pela língua com os sujeitos que a falam e as situações em que se produz o dizer. Desse modo, para encontrar as regularidades da linguagem em sua produção, o analista de discurso relaciona a linguagem à sua exterioridade . (Orlandi, 2005, p.16).

Assim , apoiando-nos na AD, tratamos a linguagem como não transparente e a consideramos como resultado de uma memória discursiva construída através de diversas experiências pessoais vivenciadas ao longo da vida .

Além disso, pautamo-nos em algumas noções de modos de repetição descritos em Orlandi (2004), que avalia os tipos de repetições dados pelos alunos e como eles podem estar r associados à natureza da aprendizagem.

Neste caso, a autora distingue três tipos de repetições:

- a) repetição empírica - exercício mnemônico que não se historiciza ,
- b) repetição formal - técnica de produzir frase, exercício gramatical que também não historiciza,
- c) repetição histórica - a que inscreve o dizer no repetível enquanto memória constititutiva, saber discursivo(...) (Orlandi, 2004, p. 70)

A repetição empírica se refere apenas a uma memorização momentânea de trechos literais presentes no texto lido pelo aluno. Na repetição formal, o aluno faz pequenas modificações de palavras, mas novamente repete trechos presente no texto. Já na repetição histórica, o aluno usa elementos históricos vivenciados para interpretar e modificar o assunto presente no texto. Segundo a autora, isso caracteriza uma aprendizagem mais efetiva.

Neste estudo optamos por trabalhar com um grande número de estudantes, pois tínhamos a pretensão de obter uma visão abrangente das possibilidades do texto de divulgação cientifica com estudantes do ensino médio de séries diferentes, e em diferentes escolas .

## Procedimentos de Ensino e Coleta de Informações

O livro que seria utilizado foi apresentado aos alunos de diferentes turmas do Ensino Médio, em duas escolas da cidade de Campinas, interior de São Paulo, para que pudéssemos avaliar sua aceitação pelos estudantes . Escolhemos seis turmas de 1° ano (três diurnas e três noturnas, incluindo uma turma de EJA - educação de jovens e adultos), seis turmas de 2° ano (três diurnas e três noturnas, incluindo duas de EJA) e três turmas de 3° ano (duas diurnas e uma noturna) .

Logo no inicio do ano , foi apresentado aos estudantes, pelo professor de física das classes e também um dos autores deste trabalho, uma lista de temas de física que a maioria dos livros didáticos sugere para ser ensinado na respectiva série. Foi frisado que quase todos os assuntos sugeridos pelos livros tratavam de uma física relativamente antiga, desenvolvida entre os séculos XVII e XVIII.

Além disso , foi dito aos estudantes que , além desses assuntos, poderíamos fazer uma aula diferente, com assuntos de física moderna, estudando um cientista muito famoso: Albert Einstein - - eleito, pela revista Time, como a personalidade do século XX. Foi feito um breve comentário sobre sua origem e sobre a possibilidade de se tentar entender algumas de suas teorias.

Depois disso, foi mostrado o livro que havíamos escolhido, sendo distribuídos três deles pela sala, para que os alunos pudessem olhar seu formato, tipo de linguagem, desenhos, índice, etc. Neste momento, foi frisado que não se tratava de uma propaganda do livro e que ninguém iria precisar comprá-lo. Notamos pelos rostos dos alunos que isso influenciou para que as respostas do questionário fossem , aparentemente , honestas. Também foi dito que se fosse de interesse da maioria, poderíamos usá-lo em uma aula diferente.

Enquanto os alunos olhavam o livro, foram colocados na lousa os principais assuntos presentes no livro, com base, fundamentalmente, em seu índice, para que eles pudessem visualizar melhor quais seriam os possíveis assuntos que eles poderiam ter contato.

Os dez tópicos, que representavam os principais assuntos contidos no livro, colocados na lousa, através de um pôster, foram:

- · Einstein na Escola;
- · O Tempo não é Absoluto;
- · Princípio da Relatividade;
- · O Mistério do Movimento;
- · Máquina do Tempo;
- · A Quarta Dimensão;
- · A Guerra e a Física;
- · O Universo Inflável;
- · Teoria Quântica;
- · Bomba Atômica.

Dentre estes, a bomba atômica foi o assunto que mais gerou interesse dos alunos participantes para uma possível aula diferenciada.

Depois de seis meses, nos quais os alunos tiveram aulas com temas tradicionais de física da sua respectiva série, as aulas seguintes foram elaboradas de modo a responder as expectativas levantadas pelos alunos na fase inicial da pesquisa. Dessa forma, um conjunto de aulas foi planejado utilizando o capitulo 15 do livro Goldsmith (2002), que aborda a equação E=mc 2 e suas implicações.

Após essa preparação, foi dada uma aula sobre a vida de Einstein, para contextualizar as informações que viriam a ser discutidas, posteriormente, no capitulo 15. Após essa aula foi solicitado aos alunos que lessem primeiramente uma parte do capitulo 15. Para tal, cada aluno recebeu uma cópia da parte inicial do capitulo e foi dado um tempo para que eles realizassem a leitura e respondessem algumas questões referentes ao texto.

Na aula seguinte foi feita uma exposição e comentários dos temas presentes no texto lido por eles e, em seguida os estudantes receberam uma cópia da segunda parte do capitulo 15 para ler e discutir os assuntos em grupos de no máximo quatro alunos. Durante a discussão foi proposto que respondessem algumas questões abertas.

De acordo com (Almeida et al, 2004), quando

- (...) propomos leituras em aula, com questões abertas... não deixamos de ter em conta a relevância das informações que o texto lido pode veicular. Mas queremos mais, queremos que as leituras propostas propiciem aos estudantes a oportunidade de refletirem sobre procedimentos de obtenção das informações que texto veicula. E, também queremos que a leitura seja o ensejo para que os estudantes formulem suas próprias opiniões sobre o que leram e sobre os interdiscursos que a leitura pode produzir. (Almeida et al, 2004, p. 74)

Depois disso, foi proposto um questionário , contendo questões um pouco mais diretas, para ser respondido individualmente, cujo objetivo era avaliar, ainda que parcialmente, as conseqüências do que havia sido realizado .

As atividades de leitura e discussão, com a mediação do professor, ocorreram durante seis horas -aula, uma aula por dia, e ao final dessas atividades foram formuladas questões que os alunos responderam por escrito.

Como afirmamos anteriormente, um dos autores deste estudo fofoi o professor de física das duas escolas em que ocorreram as aulas com o livro. Foi ele que apresentou o material aos alunos e realizou as atividades. E vale a pena lembrar que grande parte dos alunos já o conhecia , ministrando aula sobre outros assuntos.

No item seguinte apresentamos a categorização de respostas obtidas no inicio e no final das atividades.

## Resultados

Durante a atividade inicial, de apresentação do livro e dos possíveis temas que poderiam ser estudados, foram passadas algumas questões, elaboradas anteriormente, para cada aluno responder. Vejamos as respostas a duas dessas questões iniciais:

Tabela 1: Respostas às questões iniciais

Tabela 2: Respostas às questões discutidas em grupo

Apesar da segunda parte da primeira questão da tabela 1 ter r sido bem abrangente , as categorias das respostas foram criadas de acordo com a freqüência com que os termos eram citados. E como podemos notar na tabela, esses termos, em sua maioria se referiam à pessoa de Albert Einstein. Poucas foram as citações associadas a alguma possível teoria. Devido a isso, todas as respostas , que faziam referência a alguma teoria, foram colocadas em uma única categoria, denominada simplesmente de "teorias".

Na última questão indicada na tabela, foi colocado apenas o número dos alunos que gostariam de estudar temas relacionados à bomba atômica, que foi o assunto mais citado entre as turmas (30% dos alunos citaram esse tema como interessante) .

Na tabela seguinte apresentamos a categorização das respostas fornecidas pelos alunos para uma das questões abertas que lhes foram fornecidas.

Mais uma vez obtivemos as mais variadas respostas, pelo fato da questão ser aberta. Para esta questão, criamos categorias formuladas basicamente no que consideramos palavras chaves presentes nas respostas dos alunos. Apesar r de algumas das respostas , que continham essas palavraschaves , não estarem completamente em concordância com a teoria como é compreendida na física , observamos que a grande maioria dos alunos teve deslocamentos significativos de conhecimentos de FMC, comparado com a pergunta anterior.

Na tabela seguinte, apresentamos a categorização das respostas obtidas para uma das questões do questionário.

Tabela 3: Respostas às questões individuais

De novo, as categorias foram criadas de acordo com a freqüência com que as ideais iam aparecendo nas respostas. Algumas destas respostas não eram esperadas, por estarem em desacordo com a teoria da Relatividade , como as respostas presentes na categoria "descoberta de átomos/areias explosivas". ". Isso pode ser justificado pelo fato de que uma enorme quantidade de informações sobre relatividade foi apresentada aos alunos em um pequeno número de aulas. Além disso, o questionário foi respondido sem nenhum material para consulta. No entanto, todas as respostas apresentam modos de repetição de trechos do texto lido, discutido ou comentado pelo professor.

De acordo com os resultados apresentados nestas tabelas, podemos concluir que os alunos tiveram deslocamentos significativos no que se refere à FMC. Isso pode ser percebido na comparação das respostas da tabela 1 com a tabela 2. Na primeira pergunta, sobre Albert Einstein, apenas 50 citações (13%) se referiam a alguma teoria feita por ele. Depois da leitura do texto e da mediação do professor, 736 citações (80%) dos estudantes se referiram as suas teorias quando lhes foi perguntado quais teriam sido as principais idéias aprendidas sobre o trabalho de Einstein, que foi a questão da tabela 2 . Ainda comparando as respostas das mesmas tabelas, podemos ver que depois das leituras e das discussões, apenas 16 citações (2%), na categoria "gênio/inteligente" da tabela 2, se referiam apenas e simplesmente à pessoa de Einstein. Enquanto que na tabela 1, eles representavam 74 citações (20%).

Outro fato que vale a pena ser ressaltado é que, no inicio do estudo, 43 (13%) alunos nunca tinham ouvido falar sobre Albert Einstein, e no fim todos sabiam falar ao menos alguma coisa realizada por ele. Mais um dado importante na comparação das tabelas é que os adjetivos "doido/louco", representados por uma categoria da tabela 1, não foram mais citados ao longo da pesquisa.

Agora, comparando as respostas da tabela 1 com as respostas da tabela 3, vemos que no inicio da pesquisa , 9 citações (3% dos alunos) associavam Einstein com bomba atômica. No final da pesquisa, as respostas individuais dos alunos indicavam que, somente 31 alunos (7%) não sabiam de nenhuma relação de Einstein com o surgimento das bombas atômicas.

Na comparação entre as turmas, notamos que as repetições empíricas , que são cópias literais de títulos ou trechos presentes no texto, conforme evidencia Orlandi (2004) , ocorreram com mais freqüência nas respostas dos alunos de 1° ano. Isso pode ser comprovado na comparação das respostas presentes na tabela 3, onde a categoria "primeiros passos para a bomba", presente em um trecho do capítulo, é mais citada por alunos da 1° série.

## Considerações Finais

Em linhas gerais, acreditamos que este estudo contribuiu para mostrar algumas possibilidades e vantagens de se trabalhar FMC no ensino médio, tais como atividades que apresentem elementos que explorem a figura de Albert Einstein ou da Bomba Atômica . Neste trabalho, essas atividades contribuíram para que as aulas se tornassem mais atraentes e , aparentemente , mais agradáveis para os alunos .

Além disso, o estudo mostrou que a utilização de textos de divulgação cientifica, acompanhada da mediação do professor, podem ser r ferramentas bastante úteis na aprendizagem de temas complexos , como a teoria Relatividade, conforme pôde ser visto nas repetições levantadas nas respostas dos alunos.

## Referências

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OSTERMANN, F. e MOREIRA, M.A. Uma revisão bibliográfica sobre a área de pesquisa "Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio". Investigações em Ensino de Ciências. v.5, n.1, mar.2000.

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