ENSINO DA TEORIA DA RELATIVIDADE USANDO A ABORDAGEM DA CONTROVÉRSIA CONTROLADA

## ENSINO DA TEORIA DA RELATIVIDADE USANDO A ABORDAGEM DA CONTROVÉRSIA CONTROLADA

Sávio Cesar Heringer de Moraes 1 , Christian Saymon da Silva 2 , Adriano Ricardo da Silva Trabach 3 , Cleiton Kenup Piumbini 4 , Luiz Otávio Buffon 5 ,

- 1 Instituto Federal do Espírito Santo/Física/Campus Cariacica, savioheringer@gmail.com
- 2 Instituto Federal do Espírito Santo/Física/Campus Cariacica, christiansaymon4@gmail.com
- 3 Secretaria de Educação do Estado do Espírito Santo (SEDU), físico.trabach@gmail.com
- 4 Instituto Federal do Espírito Santo/Coordenadoria de Física/Núcleo de Estruturação do Ensino de Física (NEEF), cleiton.kenup@ifes.edu.br
- 5 Instituto Federal do Espírito Santo/Coordenadoria de Física/Núcleo de Estruturação do Ensino de Física (NEEF), buffon@ifes.edu.br

## Resumo

O presente trabalho relata uma intervenção didática realizada por intermédio do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência (PIBID), com licenciandos de Física pelo Instituto Federal do Espírito Santo, Campus Cariacica, aplicada aos alunos do terceiro ano do ensino médio da Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio (EEEFM) São João Batista, localizado em Cariacica - ES. O objetivo geral da sequência didática construída e aplicada foi introduzir um tema da disciplina de Física Moderna e Contemporânea (FMC) no ensino médio relacionado ao estudo da Teoria da Relatividade. A metodologia utilizada foi a técnica da Controvérsia Controlada, associada através do tema Viagem no Tempo, como ponto de partida para introduzir os conceitos de Relatividade para os educandos. Ao final das atividades constatamos que o tema despertou um interesse pela Física Moderna, que até então era inexistente nos educandos, e a metodologia adotada permitiu um amadurecimento do conhecimento científico dos alunos, e um aprendizado em relação ao trabalho em equipe.

Palavras-chave : Controvérsia Controlada, Teoria da Relatividade, Física Moderna no Ensino Médio.

## Introdução

A Física ensinada no ensino médio ainda é, na sua maioria, a Física Clássica desenvolvida até meados do século XIX. Evidentemente, as teorias e os modelos dessa Física ainda são fundamentais para o nosso entendimento da natureza e do mundo em que vivemos, pois permitem entendermos muitos fenômenos cotidianos e o funcionamento da maioria dos equipamentos e máquinas eletromagnéticas, térmicas e mecânicas existentes. Porém, ensinar somente a Física Clássica no ensino médio é transmitir para os alunos a ideia de que a Física é uma ciência já acabada e que Física Moderna e Contemporânea (FMC) não possuem muitas aplicações atuais.

Na literatura diversos motivos foram defendidos para a introdução da FMC no ensino médio, dentre eles: desenvolver o entusiasmo pela ciência, enriquecimento cultural, uma educação mais problematizadora, aproximação com o contexto científico e uma Física mais próxima da tecnologia (Monteiro; Nardi; Bastos filho, 2013; Zanetic, 2005; Ostermann; Moreira, 2000; Gil Pérez, 1987; Valadares; Moreira, 1998).

Diante disso, o subprojeto do PIBID do Curso de Licenciatura em Física do Instituto Federal do Espírito Santo - Campus Cariacica, tem incentivado a criação de

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propostas didáticas sobre FMC, como uma forma de preparar os licenciados para abordar esses temas. Nessa linha, um dos grupos do subprojeto escolheu o tema, 'Viagem no tempo é possível? uma discussão sobre a Teoria da Relatividade'. O tema já foi muito abordado através de filmes e séries de TV e era esperado que gerasse interesse dos alunos maior pela Física.

- O objetivo deste artigo é relatar a construção, a aplicação e a análise dos resultados de uma intervenção baseada na técnica da controvérsia controlada (CHRISPINO, 2005), envolvendo a Teoria da Relatividade e questões sobre a possibilidade de haver viagens no tempo.

A técnica da Controvérsia Controlada (CHRISPINO, 2005; DUARTE; PAIVA; SILVA; ZANI, 2013), tem o objetivo de promover a busca pela informação, compreensão e organização do conteúdo, gerando um processo mais ativo de participação dos alunos. A técnica parte de uma construção coletiva a partir de vários pontos de vista sob um determinado assunto e assim é adequada para assuntos polêmicos como é o caso da viagem no tempo.

Na literatura a controvérsia controlada é muito utilizada em conjunto com abordagens interdisciplinares, CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade) ou propostas freirianas (ALVES. R, RÔÇAS. G, 2017). Contudo, ela pode ser estendida a outras abordagens do ensino de ciências.

A seguir, é apresentada uma breve revisão sobre o papel do tempo na Relatividade e o delineamento metodológico do trabalho.

## O Tempo na Teoria da Relatividade

Antes do advento da Teoria da Relatividade Restrita (TRR), proposta por Albert Einstein em 1905, o tempo era considerado algo absoluto, cuja evolução era independente de tudo, e as experiências cotidianas confirmavam essa crença. Contudo a TRR, que trata da observação de fenômenos a partir de referenciais inerciais, isto é, referenciais não acelerados, trouxe novos paradigmas para Física, tais como, a velocidade da luz ser a velocidade máxima da natureza e de ser independente do referencial e também de que a velocidade relativa entre o observador e o fenômeno observado afeta a evolução do tempo e os comprimentos dos objetos, dentre outros resultados surpreendentes.

Em 1915, Albert Einstein propôs a Teoria da Relatividade Geral (TRG), que trata da observação de fenômenos a partir de referenciais não inerciais, isto é, referenciais acelerados incluindo também a gravitação. Na TRG, descobriu-se que o tempo também era afetado pelas grandes acelerações e pela gravidade, de forma que campos gravitacionais intensos também dilatam o tempo, fazendo-o passar mais devagar. Assim, no Paradoxo dos Gêmeos, se um dos irmãos é colocado num foguete que pudesse viajar a velocidades próximas à velocidade da luz ou ficar exposto a fortes campos gravitacionais, ao retornar para a Terra, ele estaria de fato viajando para o futuro. Dessa forma, a viagem no tempo para o futuro é teoricamente possível, embora a volta ao passado não seja permitida pela teoria.

Inspirados na Teoria da Relatividade, surgiram na literatura e nos filmes diversas histórias sobre viagens no tempo, tanto para o futuro quando para o passado, onde geralmente os viajantes usam uma espécie de máquina do tempo. Visto que a própria Teoria da Relatividade permite uma 'viagem ao futuro', acreditamos ser extremamente válido a discussão sobre a viagem no tempo e relacioná-la com o

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estudo da Teoria da Relatividade. Porém, ressaltamos que deve ficar claro para o aluno a distinção entre os fatos científicos e as histórias de ficção.

Desta forma, o tema viagem no tempo, apesar de pertencer mais ao campo da ficção científica do cinema e da literatura, quando analisado do ponto de vista da Teoria da Relatividade, passa a ser polêmico e controverso e assim se encaixa bem na metodologia da Controvérsia Controlada.

## Delineamento Metodológico

Os sujeitos da pesquisa foram os 31 alunos de uma turma de terceiro ano da Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio São João Batista, localizada no bairro São João Batista, no município de Cariacica, ES. A abordagem com os alunos foi dividida em seis momentos como mostrada no quadro 01 a seguir.

Quadro 01: Resumo da proposta didática

Fonte: os autores

Os alunos foram divididos em grupos e para o estudo sobre a Teoria da Relatividade foi recomendado que eles pesquisassem na internet e em livros sobre os tópicos: os postulados da TRR, a velocidade da luz como velocidade máxima da natureza, a dilatação do tempo e a contração do espaço, o paradoxo dos gêmeos e os efeitos dos campos gravitacionais sobre o tempo.

Em seguida, eles foram instruídos a fazerem uma pesquisa crítica sobre possíveis viagens no tempo e a realizarem uma comparação entre as propostas da ficção científica com os princípios físicos da Teoria da Relatividade, verificando fatos coerentes ou incoerentes que venham a ser utilizados.

Para implementar a metodologia da Controvérsia Controlada os quatro grupos foram organizados da seguinte forma:

Grupo 1 ('Organização'): ficou responsável por cuidar da estrutura, da logística e organização de todas as atividades. Ficou também responsável por criar regras específicas de funcionamento das atividades, de fiscalizar e garantir o cumprimento delas pelos demais grupos, acompanhando o andamento, conduzindo e mediando o debate.

Grupo 2 ('Mídia'): foi delegada a responsabilidade de divulgar informações úteis e notícias sobre o assunto, gerando interesse para o dia debate. No dia do

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debate este grupo teria o papel de imprensa, fazendo perguntas para os grupos debatedores 3 e 4.

Grupo 3 ('É possível a viagem no tempo'): teve a tarefa de estudar teorias sobre o tema proposto, responder às perguntas e solicitações do grupo Mídia, defender sua posição no debate em favor da possibilidade de viagem no tempo, bem como refutar os argumentos contrários.

Grupo 4 ('Não é possível a viagem no tempo'): ficou encarregado de estudar teorias sobre o tema proposto, responder às perguntas e solicitações do grupo Mídia, defender sua posição no debate em favor da impossibilidade de viagem no tempo, bem como refutar os argumentos contrários.

Os componentes dos grupos foram escolhidos pela turma por afinidade, mas a função de cada grupo dentro da metodologia foi sorteada. Já os tempos disponíveis para as ações no dia do debate foram definidos no quadro 02.

Quadro 02: Distribuição do tempo para as ações no dia do debate

Fonte:

os autores

## Relato da Aplicação e Análise dos Resultados

## Segundo e Terceiro Encontros

Iniciamos o segundo encontro com a tarefa da divisão dos alunos da turma em quatro grupos e enfrentamos o primeiro desafio relativo à socialização, onde uma certa parcela dos alunos não queria fazer parte do mesmo grupo com outros alunos por questões de afinidade. Visto que a cooperação dentro de cada grupo iria ser um fator muito importante, decidimos iniciar a definição pelos líderes, que foram escolhidos dentre os voluntários. Em seguida, cada líder escolheu os outros componentes por afinidade e ao final o papel de cada grupo na atividade foi sorteado dentro do que foi planejado, ficando com a seguinte quantidade de alunos por grupo:

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Grupo 1 ('Organização') com 9 alunos, Grupo 2 ('Mídia') com 9 alunos, Grupo 3 ('É possível a viagem no tempo') com 7 alunos e Grupo 4 ('Não é possível a viagem no tempo') com 6 alunos.

Nesse segundo encontro a averiguação dos conhecimentos prévios sobre o assunto foi feita somente através de uma conversa com os alunos. Na parte final desse encontro o grupo 1, da organização, definiu e explicou regras mais específicas e os critérios de avaliação, para os grupos 3 e 4, para serem usados no debate, tais como: explicação do tempo de cada grupo se manifestar, respeito ao tempo e a vez de falar de cada um, punição para o grupo em 5 pontos por interromper uma pessoa na sua vez de falar, punição para o grupo em 10 pontos por desentendimento entre membros e bônus de 10 pontos por cada argumentação válida.

No terceiro encontro essas informações foram repassadas e dúvidas sobre as regras e a organização foram tiradas, deixando tudo preparado para o debate piloto.

## Quarto encontro

Nesse encontro foi realizado um debate piloto, já seguindo todas as regras, como um ensaio para o debate oficial. Abaixo, relatamos o desempenho de cada grupo bem como as análises:

- O grupo 1 ('Organização') teve dificuldade no início para organizar a sala e assim teve a ajuda dos bolsistas do PIBID. Eles também tiverem dificuldades em manter o cronograma estabelecido para o debate, dos tempos das falas e de garantir o cumprimento das regras. O critério de pontuação que eles criaram se mostrou ineficiente na prática e acabou sendo abandonado.
- O grupo 2 ('Mídia'), não se preparou o suficiente para fomentar o debate com as atividades sugeridas (fomentação de discussão, notícias sobre o assunto, entrevistas com os integrantes dos outros grupos, cartazes, pesquisas de opinião). Durante o debate eles se empenharam de forma satisfatória no papel jornalístico, mesmo não conseguindo seguir todas as regras de interrupção de fala e direcionamento das perguntas aos grupos.
- O grupo 3 ('É possível a viagem no tempo') foi o mais preparado para esse debate. Tinham claramente uma preparação de conteúdo e argumentos, fizeram divisão de tarefas e souberam defender seus argumentos de forma até surpreendente. No grupo duas pessoas ficaram responsáveis pela pesquisa e duas pela argumentação. As pessoas que fizeram a pesquisa atuaram como uma assessoria no dia do debate, municiando o grupo com informações que julgavam relevantes.
- O grupo 4 ('Não é possível a viagem no tempo') apesar de não estar tão preparado quanto o seu oponente, o grupo 3, discutiu com bastante respeito e apresentou ideias consistentes para invalidar os argumentos da possibilidade de viagem no tempo. O grupo 4 também tinha um esquema de consultoria, mas pareceu que foi algo menos planejado, que surgiu no momento do debate.

Apesar dos problemas de organização o debate piloto foi considerado como bom pois, os alunos estavam bem engajados no processo e os grupos se respeitam bem. Ambos os grupos 3 e 4 estudaram o assunto e em cada um deles tinham pelo menos 2 pessoas muito ativas e com bons argumentos.

Quantos aos problemas percebidos não intervimos e deixamos eles mesmos conduzirem o processo. A autonomia faz parte da metodologia. A divisão de tempo

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não foi totalmente respeitada, e os grupos começaram a intercalar perguntas e respostas aleatoriamente, atrapalhando o cronograma. Após o debate foi enviado mensagens para os líderes dos grupos relatando os pontos positivos e negativos da atividade, para haver uma avaliação de possíveis mudanças para o debate principal.

## Quinto encontro

Nesse encontro ocorreu o debate oficial da proposta didática mostrado na Figura 01. A seguir, será relatado o comportamento de cada grupo bem como a evolução do encontro.

Mesmo após o debate piloto, o grupo 1 ('Organização') continuou com dificuldades em organizar o debate e manter o processo dentro das regras. Assim, uma parte dos problemas ocorridos no debate piloto se repetiram aqui, embora no geral houve uma melhora, principalmente no que se refere à divisão de tempo que foi mais respeitada.

Figura 01 : A organização da turma durante o debate oficial Fonte: os autores

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O grupo 2 ('Mídia') teve uma melhora de desempenho nesse encontro pois fizeram uma pesquisa de opinião pública na escola com o tema "Você acha possível viajar no tempo?" (ver Figura 02). Fizeram também cartazes para usar no dia do debate como mostrado na Figura 02 e estavam mais preparados com perguntas mais elaboradas.

Figura 02 : Cartaz sobre a pesquisa de opinião, feita pelo Grupo Mídia. Fonte: os autores

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Já os grupos 3 e 4 tiveram uma queda de desempenho nesse debate oficial. Um problema que ocorreu foi a falta de um membro de cada um desses grupos nesse dia e eram os alunos mais ativos. Além disso, no grupo 3 outro membro bem ativo estava muito gripado e não estava conseguindo falar, se abstendo de responder várias questões por esse motivo. Assim, a partir de certo momento, houve uma queda no nível científico dos argumentos.

Já era esperado que o grupo 1 ('Organização') tivesse dificuldades pois os alunos adolescentes não têm experiência em liderar e organizar eventos. Contudo se trata de uma competência que deve ser abordada no ensino médio.

## Sexto encontro

Foi uma atividade dialógica que ocorreu uma semana após as atividades, na qual conversamos sobre os resultados obtidos, os possíveis ganhos de conhecimento, as expectativas dos alunos, relatos das suas experiências e discussão sobre possibilidades científicas para o desenvolvimento da humanidade.

Relatamos nossas impressões para os alunos, além de ouvirmos a opinião deles também. Numa conversa separada com cada grupo, fora da sala, falamos sobre o desempenho deles e conforme combinado com o professor da turma, apresentamos a nota que os bolsistas do PIBID deram. Todos se mostraram receptivos e concordaram sobre o que fizeram de bom e onde poderiam melhorar.

## Considerações finais

Ao longo da intervenção observamos certa dificuldade de manter o interesse sempre alto nas atividades por parte dos alunos pois, em alguns momentos alguns estavam apáticos. Visto que a metodologia da controvérsia controlada, depois de iniciada, não prevê grandes mudanças, optamos por deixar eles conduzirem as atividades com certa autonomia. Assim, numa outra aplicação desta metodologia, o ideal seria fazer um planejamento mais criterioso já pensando em manter a motivação dos alunos, principalmente fazendo uma problematização no momento inicial.

Em relação à realização do debate piloto, apesar de ele ter sido considerado bom, de permitir detectar pontos a serem corrigidos e de poder ser usado para a análise da proposta, não houve tempo hábil para efetuar essas correções antes do debate oficial. De certa forma, a realização do debate piloto desmotivou um pouco os alunos para o debate oficial pois, reduziu o clima de expectativa e alguns alunos faltaram a essa atividade final. Como conclusão aconselhamos a fazer o debate piloto em outra turma antes apenas para testar a metodologia a ser adotada. Uma outra opção é fazer um treinamento antes do debate oficial usando um tema mais simples.

Um fator que também mereceu destaque no decorrer da atividade foi a dificuldade de alguns alunos de 'entrarem' no personagem de ator social, o que fazia com que esses alunos sempre levassem o debate para o lado pessoal, enfraquecendo os argumentos. Isso mostra a necessidade de primeiro ensinar os alunos essa técnica, de assumir um papel e defendê-lo, antes de realizar o debate.

Em relação aos pontos positivos, assinalamos um deles como a reação imediata de curiosidade e motivação pelo assunto por parte de certos alunos, que acabaram indo desde o início em busca de informações sobre a Teoria da Relatividade e o tema das viagens no tempo, não apenas pelo debate, mas por terem descoberto uma área interessante da Física até então desconhecida deles. Isso demonstra que

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vale a pena inserir a FMC no ensino médio, principalmente no contexto de discussões e debates, sem a preocupação de cobrar aprofundamento do conteúdo. Esses temas, no mínimo, despertam muito interesse nos alunos.

Em relação à Teoria da Relatividade em si, não há garantias de que eles tenham compreendido completamente, mas ao menos se familiarizaram com as questões importantes da teoria, relacionadas à relatividade do espaço e do tempo, com o papel especial da velocidade da luz e a influência da gravidade sobre o tempo.

Outro ponto positivo foi o amadurecimento dos educandos durante o processo, gerando um progresso no envolvimento e desenvolvimento da atividade. Nos últimos momentos muitos estavam extremamente participativos, informados e se empenhando no trabalho.

## Referências

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