O PAPEL DA DIVULGAÇÃO DA CIÊNCIA CONTEMPORÂNEA PARA COMPREENSÃO DO FAZER CIENTÍFICO: UMA DISCUSSÃO ATRAVÉS DO EVENTO MASTERCLASSES.

## O PAPEL DA DIVULGAÇÃO DA CIÊNCIA CONTEMPORÂNEA PARA COMPREENSÃO DO FAZER CIENTÍFICO: UMA DISCUSSÃO ATRAVÉS DO EVENTO MASTERCLASSES.

## THE ROLE OF POPULARIZATION OF CONTEMPORARY SCIENCE FOR SCIENTIFIC WORK UNDERSTANDING: A DISCUSSION THROUGH MASTERCLASSES EVENT.

Graciella Watanabe , Ivã Gurgel , Giselle Watanabe-Caramello , Marcelo 1 2 3 Munhoz 4 .

- 1 USP/Instituto de Física/Pós-Graduação Interunidades em Ensino de Ciências, graciella.watanabe@usp.br
- 2 USP/Instituto de Física/Departamento de Física Experimental, gurgel@usp.br
- 3 Instituto de Federal de São Paulo, gisellewatanabe@gmail.com
- 4 USP/Instituto de Física/Departamento de Física Nuclear, munhoz@if.usp.br

## Resumo

Muitas pesquisas indicam que um dos elementos fundamentais para o letramento científico e o exercício da cidadania é a compreensão da Natureza da Ciência (NdC), através do questionamento sobre como o conhecimento científico é produzido. Nesta perspectiva, o objetivo deste trabalho é avaliar em que medida um programa de divulgação científica feito por centros de pesquisa científica contribui para este fim. Para isso, apresentamos o programa masterclasses desenvolvido pelo CERN e detalhamos sua realização no Instituto de Física da USP. Além da apresentação de conceitos de Física de Partículas Elementares, o evento contou com uma breve discussão histórica desta área de pesquisa, uma visita ao acelerador Pelletron e a análise de dados fornecidos pelo CERN. Após a descrição de sua estrutura e análise dos aspectos do evento que permitem a discussão sobre o fazer científico, apresentamos um conjunto de dados obtidos por questionários que permitiram avaliar se aspectos relacionados à NdC foram, para os próprios estudantes que participaram do evento, relevantes para sua formação. Os dados indicam que quatro elementos foram fundamentais para que os alunos compreendessem o fazer científico: a visita às instalações de um grande laboratório de pesquisa; a análise de uma versão simplificada de dados científicos com um software utilizado em pesquisas, o contato com cientistas que se dedicam à área de pesquisa apresentada; o debate sobre os principais desafios e questões de pesquisa. Este conjunto de elementos, integrados entre si, permitiram que os estudantes compreendessem a ciência como fenômeno histórico e o fazer científico como um trabalho criativo e dinâmico.

Palavras-chave : Masterclasses, Física de Partículas, Natureza da Ciência.

## Abstract

Many studies indicate that one of the key elements for scientific literacy and citizenship is the understanding of the Nature of Science (NOS), by questioning how scientific knowledge is produced. In this perspective, the objective of this study is to

assess the extent to which a scientific outreach program made by scientific research centers contribute to this. For this, we present the program developed by CERN masterclasses and we detail its performance in the Physics Institute of USP. Besides the presentation of concepts of Elementary Particle Physics, the event featured a brief historical discussion of this research area, a visit to the Pelletron accelerator and analysis of data provided by CERN. After a description of its structure and analysis of aspects of the event allowing the discussion of scientific work, we present a set of data obtained from questionnaires that allowed us to evaluate aspects related to the NOS were, for the students who attended the event, relevant to its formation. The data indicate that four elements were essential for students to understand the scientific work: a visit to the site of a large research laboratory and the analysis of a simplified version of scientific data with software used in research, contact with scientists who active in the area of research presented, the debate about the key challenges and research issues. This set of elements, integrated with one another, allowed the students to understand science as a historical phenomenon and scientific work as creative and dynamic.

Keywords : Masterclasses, Particle Physics, Nature of Science.

## Introdução.

Há aproximadamente duas décadas a discussão sobre tópicos de Natureza da Ciência (NdC) passou a ser considerada uma das principais componentes do letramento científico (ROBERTS, 2007; LEDERMAN, 2007). De forma geral, considera-se que conhecimentos sobre o que é a ciência , como ela produz seu conhecimento e quais são seus limites , são elementos fundamentais para que um cidadão possa avaliar criticamente informações relacionadas a conteúdos científicos (ROBERTS, 2007; PRAIA, 2007). A necessidade de discutirmos aspectos sobre a NdC em aulas de Física ainda é reforçada pela grande quantidade de concepções ingênuas sobre o fazer científico em falas de alunos e professores (LEDERMAN, 2007). Entre o que McComas (1998) chamou de 'mitos sobre a ciência', estão as ideias de que o método científico fornece provas irrefutáveis, que as leis científicas são verdades absolutas, que a ciência é construída por mentes brilhantes e solitárias, que o fazer científico é neutro e imparcial e que a ciência é descolada de seu contexto sociocultural.

## Marco Teórico.

O objetivo de superar visões distorcidas fez com que diversos pesquisadores estabelecessem quais são os principais elementos da NdC que devem ser ensinados aos alunos. Em uma importante revisão destes estudos, Lederman (2007) destaca os seguintes aspectos: os estudantes devem compreender a diferença entre observações e inferências (enquanto as primeiras se pretenderiam descrições diretas de um objeto a partir dos sentidos, as inferências reconhecem a necessidade de o pensamento ir além da realidade imediata para a elaboração do conhecimento científico); é preciso reconhecer a diferença entre leis e teorias, sendo as primeiras pensadas como reconhecimento de relações entre variáveis de um fenômeno e as segundas como estruturas explicativas que abrangem os fenômenos de uma determinada qualidade (por exemplo, de natureza elétrica); é necessário reconhecer que a ciência envolve um processo criativo que envolve a imaginação e a invenção de explicações e conceitos (a mesma não pode ser reduzida a um método lógico de trabalho); a ciência não é uma atividade neutra (os cientistas muitas vezes são

movidos por compromissos teóricos que envolvem conhecimentos prévios, expectativas e crenças); a ciência é uma prática humana feita um contexto cultural e os cientistas são produtos desta cultura; os conhecimentos das ciências não são absolutos (isso envolve reconhecer sua historicidade e aceitar que um corpo de conhecimentos é provisório). Estes itens buscam apresentar a ciência como uma construção viva e um fazer humano, diferentemente de visões presentes na educação que a limitam a um corpo de enunciados que se configurariam como 'verdades desencarnadas', isto é, enunciados impessoais desvinculados de uma prática do conhecimento.

Com o reconhecimento da importância do ensino de tópicos da NdC, um dos maiores desafios atuais é saber como efetivamente realizá-lo (EIJCK, 2012; LEDERMAN, 2007). Os principais trabalhos nesta direção buscaram trabalhar a NdC através de episódios de História das Ciências, seja como propostas curriculares, seja com implementações no ensino médio ou superior (FORATO, 2009). Apesar dos bons resultados e da importância destas iniciativas, um limite intrínseco destes trabalhos é o de apresentar e discutir um fazer científico que muitas vezes é distante da ciência atual. A ciência do século XVII vivida por Newton é diferente da do século XIX elaborada por Maxwell que, por sua vez, não corresponde em natureza à ciência atual. Estas considerações não buscam, de nenhuma forma, invalidar a importância do ensino de episódios da História da Ciência. O que buscamos apontar é a possível relevância em trabalharmos a NdC através de assuntos que envolvam a Física Contemporânea. O exercício da cidadania apontado por Praia (2007), em muitos casos, relaciona-se a temáticas atuais, típicas do período histórico que vivemos.

Reconhecendo a importância do conhecimento da ciência atual pelos estudantes, o objetivo deste trabalho é analisar em que medida uma iniciativa de divulgação científica, elaborada por centros de pesquisa e voltada para tópicos de física contemporânea, permite que os alunos compreendam o fazer científico. Nosso objeto de estudo será o programa masterclasses e sua realização no Instituto de Física da Universidade de São Paulo. Através da análise de sua estrutura e das respostas dos alunos a questionários, buscaremos verificar se as dimensões do fazer científico são reconhecidas pelos estudantes em um evento desta natureza e quais delas se tornam mais significativas para eles .

## O evento Masterclasses no IFUSP

O evento masterclasses é organizado pelo CERN (Centro Europeu de Pesquisas Nucleares) e envolve, em média, 8000 mil alunos da escola média em 32 países . Seu objetivo é colocar os alunos em contato com os trabalhos realizados no 1 LHC (Grande Colisor de Hadrons). Sua estrutura básica, seguida por todos os países, consiste em palestras sobre física de partículas, apresentação dos dados experimentais e do software de análise e a finalização com a participação em videoconferência entre pesquisadores do LHC e alunos de outros países participantes. Contudo, cada instituição participante tem a liberdade de inserir outros elementos na dinâmica do evento e buscar novos objetivos educacionais.

XIV Encontro de Pesquisa em Ensino de Física - Maresias - 2012

O evento realizado no Instituto de Física da USP recebeu um grupo de 30 2 estudantes da escola básica, sendo 20 de escolas públicas e 10 de escolas privadas. No caso do evento na Universidade de São Paulo foram inseridos outros elementos além dos estipulados pelos organizadores no laboratório franco-suíço. Dentre essas diferenças pode-se destacar a visita às dependências do acelerador de partículas Pelletron e a inserção de uma palestra com um docente da área de 3 Ensino de Física. A inclusão desses momentos tinha o intuito de promover debates e interações que pudessem ultrapassar a dimensão conceitual focada pelos idealizadores do evento para outras situações vivenciais sobre o fazer científico. Isso fez com que o evento durasse um dia e meio.

No primeiro dia as atividades foram iniciadas com uma palestra sobre Física de Partículas com enfoque em História da Ciência. Nela, o objetivo foi trazer questões filosóficas sobre a construção do conhecimento acerca da constituição da matéria e sobre como a busca deste conhecimento mudou ao longo do tempo. Em seguida os estudantes assistiram a uma palestra sobre os aceleradores de partículas que teve o intuito de apresentar os diferentes aparatos tecnológicos que foram construídos ao longo do tempo. No mesmo dia os estudantes conheceram o acelerador de partículas Pelletron, onde puderam ter contato com os técnicos e cientistas que trabalham nesse laboratório. Ao longo das apresentações muitos conceitos de Física de Partículas foram apresentados. Contudo, buscou-se sempre equilibrar a exposição destas ideias com o debate sobre o processo de elaboração das mesmas.

No período da tarde os alunos discutiram com um cientista colaborador do CERN sobre o experimento ALICE ( A Large Ion Collider Experiment - Um Grande Experimento de Colisões de Íons Pesados). Neste debate os objetivos deste experimento, os procedimentos de pesquisa e os aparatos tecnológicos envolvidos e a natureza dos dados obtidos foram apresentados. Em seguida, os alunos tiveram contato com a atividade do masterclasses. O programa computacional possui a finalidade de apresentar as trajetórias do decaimento de colisões entre núcleos atômicos (esses conjuntos de dados são reais e representam a coleta de dados do detector ALICE).

Para a análise, primeiramente, os alunos escolhem um conjunto de dados, que consistem em representações visuais de trajetórias feitas por diferentes partículas subatômicas após a colisão de dois feixes de íons (Figura 1). O trabalho das duplas é encontrar e analisar o rastro destas partículas. Ao clicarem sobre a trajetória de uma partícula, o programa indica alguns de seus parâmetros físicos e, com estas informações, pode-se saber se elas são fruto de um decaimento de partículas denominadas estranhas (K0 e L). Caso esse valor corresponda à massa de tais partículas, os estudantes gravam a informação que é armazenada em um computador central (cluster). Ao término da análise por todos os estudantes é gerado um gráfico com os dados de todo o grupo de 30 alunos.

No segundo dia os estudantes analisaram o gráfico dos dados coletados e discutiram possíveis erros obtidos através da dispersão dos dados. Essa discussão

teve a participação dos palestrantes e dos docentes que acompanhavam os grupos. Ao término da análise em grupo os estudantes escolheram alguns representantes para apresentarem os resultados na videoconferência. Nessa etapa participaram um aluno da escola pública estadual, dois alunos da escola pública federal e dois alunos das escolas particulares. No período da tarde os alunos participaram da videoconferência com estudantes da França, Espanha, Chile e Suíça e dois pesquisadores do CERN que comentaram os dados apresentados pelos estudantes.

A análise coletiva buscava indícios da formação de um Plasma de Quarks e Glúons (QGP), o que significaria que condições semelhantes ao início do Universo possivelmente foram criadas com a colisão. Após a análise final com a videoconferência os alunos levantaram questões muito interessantes sobre o limite de validade das conclusões. Eles demonstraram inquietações quando perceberam que os dados não permitiam conclusões definitivas sobre a formação ou não do QGP.

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Figura 1: Análise de dados e Videoconferência

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Na próxima seção iremos analisar os resultados sobre as percepções dos alunos em relação ao evento obtidas através de um questionário aplicado no final das atividades. Através deste instrumento, nosso objetivo é verificar quais discussões realizadas durante o evento foram mais significativas para os alunos. Em especial, nos interessa saber se aspectos do fazer científico são relevantes para os estudantes.

## Metodologia de Pesquisa.

Para cumprir os objetivos da pesquisa, buscamos elaborar um instrumento em que os alunos pudessem apresentar suas visões sobre o evento e pudessem indicar quais elementos presentes nas diversas discussões foram os mais significativos para eles. A estratégia para coleta de dados foi um questionário. Essa ferramenta possui alto grau de imparcialidade do sujeito que responde, pois garante o anonimato daquele que participa da pesquisa. Em contrapartida, traz problemas relacionados ao não entendimento das questões e o retorno de questões sem respostas (PARTIFF, 2005; GIL, 2006). Para esse trabalho, o questionário aplicado aos estudantes se constitui de perguntas abertas e se enquadra em situações já préestabelecidas resultando na categoria sobre atitudes e crenças (GIL, 2006).

Questões dessa natureza são as mais difíceis de serem respondidas. Primeiramente, porque nem sempre as pessoas têm uma atitude ou mesmo uma opinião sobre o assunto, já que pode ocorrer que nunca tenham pensado nele. Depois, porque as pessoas podem não ter uma atitude global sobre determinado assunto (GIL, 2006, pg. 132).

XIV Encontro de Pesquisa em Ensino de Física - Maresias - 2012

Assim, o questionário aplicado tinha o intuito de compreender questões ligadas à formação dos estudantes. As perguntas propunham uma reflexão sobre o papel do evento (palestras, visita ao Pelletron, interação com os cientistas, videoconferência, interação com os outros estudantes, etc.) e como ter participado desse episódio pode ajudá-los (ou não) na sua formação científica. As questões apresentadas foram:

- 1. Por que você se interessou em participar do Masterclasses 2012?
- 2. O que mais chamou a sua atenção no evento Masterclasses?
- 3. De maneira geral, quais foram os aspectos mais positivos para sua formação ao participar do evento Masterclasses?
- O questionário foi aplicado após o diálogo final no evento. Os estudantes responderam as perguntas sem identificação. Para a análise, tomou-se como referência a metodologia da Análise Textual Discursiva (ATD). Essa metodologia se mostra adequada para a análise de dados e informações de natureza qualitativa, em especial, porque produz novas compreensões sobre os fenômenos e discursos analisados. Isso ocorre devido ao processo de diálogo e imersão no texto, no qual o pesquisador está submetido (MORAES E GALIAZZI, 2007).

## Resultados e Análise

Para a análise das questões foram realizados os três procedimentos que caracterizam a ATD. Primeiro, fez-se a unitarização, que consiste na fragmentação das respostas elaboradas pelos alunos originando, assim, unidades de significado. Estas unidades foram agrupadas em categorias temáticas, de acordo com suas semelhanças semânticas e sob um olhar teórico. Por fim, passou-se ao procedimento de comunicação, ou seja, foram elaborados textos descritivos e interpretativos (metatextos) referentes às categorias encontradas.

No total 29 alunos responderam ao questionário. Cada aluno pode ter manifestado mais de uma resposta das categorias abaixo, o que faz com que o número total de respostas possa ultrapassar o número total de participantes. Em relação à questão 1, que perguntava quais eram as expectativas do estudante antes de vir ao evento, as respostas foram as seguintes:

Vemos que a motivação inicial em participar do evento é a oportunidade em conhecer mais conteúdos de física. Este é um resultado bastante esperado, visto que são os conteúdos conceituais os conhecimentos mais presentes nos currículos

XIV Encontro de Pesquisa em Ensino de Física - Maresias - 2012

escolares. Desta forma, são conhecimentos de mesma natureza que os alunos aguardam, manifestando somente uma expectativa em relação à profundidade dos mesmos e a possibilidade de conhecer Física Moderna.

As questões 2 e 3 buscavam levantar quais aspectos do evento foram mais significativos para o estudantes. Como as questões se sobrepunham e muitas vezes os alunos elaboravam um texto único para as duas, elas foram analisadas conjuntamente. Assim, as respostas indicam o que mais chamou sua atenção e foi positivo para sua formação.

Vemos que o conhecimento científico continua sendo um ponto importante para os alunos, visto que em 11 casos esta foi a dimensão indicada. Contudo, agora

XIV Encontro de Pesquisa em Ensino de Física - Maresias - 2012

eles se referem a pontos mais específicos relacionados à Física de Partículas e Quântica, como no caso em que o estudante cita o Bóson de Higgs.

No entanto, após o evento outras dimensões ganham relevância. O ponto mais citado pelos estudantes é a visita ao acelerador Pelletron com o contato direto com suas instalações. Este aspecto pode ser notado na fala do aluno que afirma ' o Pelletron me chamou muito a atenção, pois não tinha nenhuma noção de como era um acelerador '. Os alunos se surpreendem em saber que existe um acelerador de partículas no Brasil e, mesmo reconhecendo que este é um acelerador muito menor que os mais atuais, a visita possibilita ao estudante perceber que o trabalho em física subatômica exige grandes instalações e equipamentos bastante distantes da tecnologia cotidiana. Este aspecto ainda é reforçado por 5 respostas que colocam a percepção das dimensões físicas e tecnológicas como ponto mais interessante do evento. A fala seguinte representa bem este ponto: ' dimensão dos equipamentos aplicados no processo e a quantidade de informação '.

Os pontos anteriores já indicam que elementos relacionados ao fazer científico ganham importância no evento. Em alguma medida, o espaço e a tecnologia envolvidas na atividade científica são parte de sua compreensão. Contudo, ainda temos um grupo de respostas que reforçam este aspecto. É interessante notar que 8 alunos indicam explicitamente que este foi um elemento que chamou sua atenção. Falas como ' aprender como hoje em dia se produz o conhecimento ' mostram que o aluno desconhecia a natureza da atividade científica e o evento o despertou para isso. Outras falas ainda indicam pontos centrais sobre a NdC aparecem na fala dos estudantes. Por exemplo, a fala ' perceber que a física, que parece tão certa e absoluta na escola, está em estágio de evolução ' indica que o aluno passou a reconhecer a historicidade das ideias e seu vínculo com um contexto específico de produção do conhecimento. A análise de dados reais do CERN, apontado por 7 estudantes, e o contato com um cientista que trabalha na área, indicado por 8 estudantes, fazem os alunos perceberem que ainda há muito o que se compreender e que não somente novas respostas aparecem ao longo do tempo, mas também novas perguntas. Durante todo evento os alunos sempre buscavam saber 'o que ainda está por vir' nos estudos em Física de Partículas.

Por fim, verificamos que a participação em uma videoconferência global é um dos pontos de maior destaque para os estudantes. Durante o evento eles já haviam demonstrado grande euforia em ter contato com estudantes de outros países e, em especial, em poder conversar que cientistas do próprio CERN.

## Considerações Finais

A partir das atividades propostas pelos idealizadores do masterclasses no CERN e a inserção de outras discussões em atividades localizadas no IFUSP, esse trabalho buscou debater o papel de eventos desta natureza na formação dos estudantes. Nesse sentido foi percebido pelas falas dos alunos que para além da compreensão do conteúdo científico e o encantamento sobre a ciência, os estudantes trouxeram discussões mais amplas, que possibilitaram, segundo eles, a compreensão da dinâmica da ciência.

Podemos apontar como elementos fundamentais para a compreensão da atividade científica a visita às instalações de um laboratório de pesquisa, a atividade que simulava a análise dos dados, o contato com os cientistas e a discussão das questões que atualmente são investigadas. Podemos perceber que este conjunto de

ações permite aos alunos o contato com diferentes dimensões do fazer científico. A visita ao Pelletron permite ao estudante ter contato com um espaço de produção do conhecimento e com as tecnologias envolvidas, o que o leva a perceber o ambiente em que se faz ciência. Esta dimensão é reforçada pelo trabalho de análise feito através do software do CERN, o que permite ser uma amostra do próprio fazer da ciência. Além disso, o contato com o cientista ao mesmo tempo em que permite ao aluno desmistificar os estereótipos, faz com que novas questões sobre o 'dia-dia' ou 'cotidiano' científico possam ser reveladas. Por fim, as questões que movem estes cientistas são compartilhadas com os estudantes. Este conjunto de fatores faz com que os alunos tenham contato com a cultura da ciência, para muito além de seus produtos. Desta forma, acreditamos que eventos como o masterclasses pode complementar a educação científica realizada nas escolas.

## Referências Bibliográficas

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