UMA PROPOSTA DIDÁTICA DIFERENCIADA E A ATITUDE DOS

CURSO SUPERIOR DE CIÊNCIAS DA NATUREZA
LICENCIATURA EM FÍSICA
PATRÍCIA REIS CHAGAS
UMA PROPOSTA DIDÁTICA DIFERENCIADA E A ATITUDE DOS ALUNOS
FRENTE AO ENSINO DE ASTRONOMIA
Campos dos Goytacazes/ RJ
2012
2
PATRÍCIA REIS CHAGAS
UMA PROPOSTA DIDÁTICA DIFERENCIADA E A ATITUDE DOS ALUNOS
FRENTE AO ENSINO DE ASTRONOMIA
Monografia apresentada ao Instituto Federal
de
Educação,
Ciência
e
Tecnologia
Fluminense Campus Campos-Centro como
requisito parcial para conclusão do Curso
Superior
de
Ciências
da
Natureza
Licenciatura em Física.
Orientador: Prof. Pierre Schwartz Augé
Campos dos Goytacazes/ RJ
2012
–
3
PATRÍCIA REIS CHAGAS
UMA PROPOSTA DIDÁTICA DIFERENCIADA E A ATITUDE DOS ALUNOS
FRENTE AO ENSINO DE ASTRONOMIA
Monografia apresentada ao Instituto Federal
de
Educação,
Ciência
e
Tecnologia
Fluminense Campus Campos-Centro como
requisito parcial para conclusão do Curso
Superior
de
Ciências
da
Natureza
Licenciatura em Física.
Aprovada em _____ de __________________ de 2012.
Banca Avaliadora:
..............................................................................................................
Prof. Pierre Schwartz Augé (orientador)
Mestre em Educação / UFF
IF Fluminense Campus Campos-Centro
..............................................................................................................
Prof. Wander Gomes Ney
Pós-doutor em Física / The Abdus Salam ICTP
IF Fluminense Campus Campos-Centro
..............................................................................................................
Prof. Renata Lacerda Caldas Martins
Doutora em Ciências Naturais / UENF
IF Fluminense Campus Campos-Centro
–
4
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a DEUS pelo dom da vida e por ter colocado pessoas tão
especiais em meu caminho.
Aos meus pais Adecivaldo e Eliana que, com muito carinho e apoio, não
mediram esforços para que eu chegasse até esta etapa da minha vida.
Ao meu amor David, pela dedicação, compreensão e presença
constante durante toda essa etapa da minha vida, me ouvindo e me ajudando
sempre.
A minha irmã Tamires, que mesmo inconscientemente me incentivou a
correr atrás dos meus objetivos, sendo além de irmã, uma amiga.
Ao meu professor e orientador Pierre, pelo apoio e por ter auxiliado na
execução deste trabalho.
A todos os professores do curso, que foram tão importantes para minha
vida acadêmica e de alguma forma contribuíram para o desenvolvimento deste
trabalho.
A todos os meus amigos e colegas que acreditaram e contribuíram,
mesmo que indiretamente, para a conclusão deste curso.
5
“Subitamente me dei conta de que aquela
pequena ervilha, bela e azul, era a Terra.
Estiquei meu polegar e fechei um olho. E
meu
polegar
tampou
completamente
o
planeta Terra. Eu não me senti um gigante,
mas muito, muito pequeno.”
Neil Armstrong (1930-2012)
Astronauta americano
6
RESUMO
A astronomia é considerada a mais antiga das ciências, porém, vem sofrendo
com a crescente especialização do conhecimento humano, uma vez que o
assunto é discutido em diferentes disciplinas escolares e o efeito é uma
aparente perda de sua importância. Como conseqüência, muitos alunos se
sentem desmotivados com o atual modelo de ensino. Na busca pela
superação desse obstáculo, este trabalho tem como objetivo investigar uma
possível mudança atitudinal dos alunos com a aplicação de uma proposta de
ensino diferenciada. Foi possível encontrar evidências de um engajamento
atitudinal significativo, ou seja, é possível oferecer subsídios à superação do
problema da atitude discente frente ao ensino de ciências mediante uma
intervenção didática estruturada em ambiente educacional formal.
Palavras-Chaves: Astronomia. Mudança atitudinal. Didática da física
7
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO....................................................................................................8
Capítulo 1: Referencias Teóricos......................................................................12
1.1.
Teorias de Aprendizagem e o Ensino de Ciências........................12
1.1.1. Epistemologia Construtivista........................................................12
1.1.2. Aprendizagem Significativa..........................................................14
1.2. História da Ciência..........................................................................16
1.3. Atitude.............................................................................................18
Capítulo 2: Metodologia....................................................................................26
2.1. O Ensino..........................................................................................26
2.1.1. O Material Didático.......................................................................26
2.1.2. A Sala de Aula..............................................................................30
2.2. A Pesquisa......................................................................................31
2.2.1. Os Sujeitos...................................................................................32
2.2.2. Os Instrumentos...........................................................................33
Capítulo 3: Análise dos Dados..........................................................................36
3.1. Análise dos questionários................................................................36
3.2. Análise das entrevistas por aluno....................................................37
3.3. Análise das entrevistas por questão................................................46
3.4. Dialogando com os referencias teóricos.........................................48
CONSIDERAÇÕES FINAIS..............................................................................53
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................55
ANEXOS...........................................................................................................59
ANEXO I: Material didático.....................................................................60
ANEXO II: Questionário..........................................................................87
ANEXO III: Roteiro de entrevistas..........................................................89
ANEXO IV: Currículo mínimo Estado do Rio de Janeiro........................91
8
INTRODUÇÃO
A astronomia, ou seja, o estudo dos astros, é considerada a mais antiga
das ciências, pois, ainda na pré-história, os primeiros homens e mulheres
perceberam a existência de mecanismos e ciclos específicos que se refletiam
em suas atividades terrenas e eram marcados pela posição das estrelas.
O Sol criava a clara distinção entre períodos de claridade e escuridão (dia
e noite). A Lua, a cada volta dada ao redor da Terra, marcava o período
conhecido como mês. A posição de determinadas constelações pareciam
marcar os melhores períodos para plantio e colheita, já na revolução agrícola.
Além disso, havia alguns astros que não se movimentavam como os demais,
pois surgiam nas mais distintas posições durante algumas noites e depois
pareciam seguir sua trajetória normal.
De acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais (2002, p.235):
física percebida enquanto construção histórica, como
atividade social humana, emerge da cultura e leva à
compreensão de que modelos explicativos não são únicos
nem finais, tendo se sucedido ao longo dos tempos, como o
modelo geocêntrico, substituído pelo heliocêntrico [...].
Fica evidente que o uso da história da ciência, especificamente da história
da física, se faz necessário para a plena compreensão da mutabilidade da
ciência e apropriação dos conhecimentos, leis e princípios que regem essa
ciência.
O céu era – e é – bem movimentado, mas ainda assim, inspirava certa
noção de ordem. A partir daí, surgiu a percepção que o mundo seguia algumas
regras – leis da natureza por assim dizer. Partindo dessa premissa, os povos
antigos puderam ter seu primeiro contato com a noção de ciência, ainda que de
maneira incipiente. Esse processo exigia a combinação de observação e
criação de hipóteses, que foi a base para o desenvolvimento científico
moderno.
9
A astronomia está na base da ciência e sua influência pode ser percebida
em praticamente todos os ramos do conhecimento científico.
Mas com a
crescente repartição do conhecimento humano, as noções de astronomia
também foram diluídas e sua importância no ensino, aparentemente, decresceu
de forma extremada.
Os efeitos desse processo são facilmente detectados: as noções básicas
de sistema solar são lecionadas na disciplina de geografia, as leis do
movimento dos planetas estão no curso de física, a corrida espacial no século
XX na disciplina de história e as descobertas mais recentes e sofisticadas não
estão em lugar algum.
Com essa diluição, não só perde o ensino da astronomia, mas também o
próprio professor, que se vê sem uma poderosa ferramenta de ensino. Muitos
alunos se sentem desmotivados com o modelo atual de ensino, pois são
transferidas indiscriminadamente imensas doses de conhecimento, mas pouco
se fala sobre o porquê de tudo aquilo. O que motivou uma considerável parcela
das pessoas mais curiosas e produtivas do mundo a desenvolver aquelas
idéias, hoje transmitidas de maneira pouco atraente?
Em muitos casos, aquele saber é resultado de uma busca ancestral de
entender nossa posição no universo. O velho clichê “de onde viemos e para
onde vamos?”. Ignorando o fato de ser uma frase batida, não podemos negar o
fato de que nela está embutida uma das principais características humanas: a
curiosidade.
Quando um professor fala de espaço, novos mundos e vida extraterrestre,
ele invoca a curiosidade inata do ser humano. Ou seja, é uma excelente forma
de motivar o interesse pelos avanços científicos – pré-requisito indispensável
para o desenvolvimento da cidadania nos dias de hoje – e, mais que isso,
motivá-los ao estudo.
Uma idéia muito comum entre os professores é que falar de astronomia
acaba sendo complexo demais. Mas posso afirmar que essa complexidade é,
em parte, lendária; em segundo lugar, administrável; e em terceiro lugar,
desejável, pois estimula os alunos a desenvolverem raciocínios mais amplos e
idéias mais distantes, que a princípio parecerão não ter nenhuma ligação.
Campos e Nigro (2009, p.24) afirmam que:
10
o ensino de ciências realizado apenas com o objetivo de
provocar uma mudança conceitual acabou apresentando a
falha de não estimular os alunos a investigar de fato.
No desejo de alcançar a tal mudança conceitual, sempre que
os alunos davam sua explicação para algum fato proposto
pelo professor, vinha a contrapartida: “A coisa não é bem
assim”, ou “Você deve fazer isso ou aquilo, e obterá dados
inconsistentes com suas idéias”.
Tornava-se evidente que o ensino de ciências não deveria
objetivar apenas uma mudança conceitual, mas considerar
que os conhecimentos prévios apresentados pelos alunos
estão associados a uma forma peculiar de lidar com fatos da
natureza.
De acordo com Campos e Nigro (2009, p.24) as características básicas
dessa maneira de pensar seriam:
•
Tendência a generalizar acriticamente, com base nas observações;
•
Realizar observações geralmente não controladas;
•
Elaborar respostas rápidas e seguras, baseadas em evidências do
senso comum;
•
Raciocinar numa sequência causal e linear.
Esse modo de pensar, de acordo com Campos e Nigro (2009), leva o
aluno ao senso comum e a aprendizagem de conceitos científicos só ocorrerá
se houver uma mudança e superação da metodologia da superficialidade por
parte dos alunos.
Portanto, acredita-se atualmente que o objetivo do ensino de ciências não
se pode limitar à promoção de mudanças conceituais ou ao aprendizado do
conhecimento científico. É necessário também buscar uma mudança atitudinal
nos alunos.
Para alcançar tal objetivo, um material didático diferenciado sobre
astronomia foi desenvolvido com o objetivo de amenizar a problemática
apresentada anteriormente. Tal material objetiva motivar o aluno para o
aprendizado e construção de importantes conceitos físicos.
Nesta perspectiva, a presente investigação pretende fazer apreensões
sobre a atitude dos alunos frente ao ensino de física, em particular a
astronomia, diante de uma intervenção didática diferenciada.
11
No primeiro capítulo serão expostos os referencias teóricos que servirão
de base para a interpretação dos dados da pesquisa. Neste capítulo, serão
discutidas algumas teorias da aprendizagem com viés construtivista, em
particular a Aprendizagem Significativa de Ausubel, aplicadas ao ensino de
ciências com ênfase na história da ciência. Também serão apresentados
aportes teóricos sobre a atitude, de uma maneira geral, e relacionada ao
ensino de ciências, em particular.
No segundo capítulo haverá uma exposição detalhada da experiência
didática, a partir da qual foram obtidos os dados para a pesquisa e, após,
tratar-se-á da investigação, que versa sobre a relação entre a experiência
didática citada e o problema da atitude dos alunos frente ao ensino de ciências,
especialmente a física.
O terceiro capítulo é dedicado a análise dos dados da pesquisa.
Primeiramente serão expostos os dados obtidos com as entrevistas com os
alunos selecionados e, após, haverá uma análise das mesmas com o objetivo
de avaliar categorias pertinentes ao tema da investigação. Por fim, após a
seleção das categorias de análise, haverá o confronto entre a fala dos alunos e
o referencial teórico. Para finalizar, apresenta-se a conclusão.
12
CAPÍTULO 1
REFERENCIAIS TEÓRICOS
Neste capítulo são expostos os fundamentos teóricos que servirão de
subsídio para a interpretação dos dados da pesquisa. Parte desses
fundamentos será utilizada de forma mais específica, e parte, de forma mais
genérica.
Os tópicos são subdivididos de tal maneira a contemplar os pilares
teóricos da proposta didática de Augé (1996) com alguns aprofundamentos:
construção do conhecimento científico e história da ciência; os estudos sobre
atitude, em geral, e sobre atitude para com a ciência e seu ensino, em
específico.
1.1 – TEORIAS DE APRENDIZAGEM E O ENSINO DE CIÊNCIAS
1.1.1
– EPISTEMOLOGIA CONSTRUTIVISTA
Não é incomum ouvirmos falar sobre o construtivismo, em ensino
construtivista, das implicações possíveis para o ensino de ciências e também
das várias linhas construtivistas existentes. Neste trabalho, porém, iremos nos
ater ao construtivismo no âmbito da psicologia cognitiva, isto é, aquele que se
ocupa da cognição ou como se procede à construção do conhecimento no
indivíduo (MEES, 2004, p. 28)
Piaget é considerado um dos pioneiros no enfoque construtivista
associado à cognição humana. Muitas vezes, o construtivismo é associado
quase que exclusivamente a Piaget, quando na verdade ele é mais um
defensor de que o conhecimento humano é uma construção do próprio homem
(Ibid.)
Moreira (1999, p. 96) destaca os quatro períodos gerais de
desenvolvimento cognitivo presentes na teoria piagetiana: sensório-motor, préoperacional, operacional-concreto e operacional formal.
O período sensório-motor acontece desde o nascimento da criança até
que ela tenha cerca de dois anos de idade. Nesse período, a criança não
13
diferencia o seu eu do meio que a rodeia. Nota-se um egocentrismo muito
marcante nessa fase, pois a criança acredita ser o centro e os objetos existem
em função dela.
O período pré-operacional costuma durar dos dois aos sete anos, em
média. Uma nova etapa no desenvolvimento da criança inicia-se com o uso de
imagens, linguagem e símbolos mentais. Nesse estágio a criança começa a
organizar seu pensamento. Por exemplo, ao ser apresentada a um copo fino e
alto contendo a mesma quantidade de líquido que um copo baixo e largo, ela
sempre apostará que o primeiro tem maior conteúdo.
O operacional-concreto, que se inicia aproximadamente aos oito anos e
costuma se estender aos doze, caracteriza-se por uma maior organização do
pensamento por parte da criança e uma significativa diminuição do
egocentrismo. Nessa fase a criança já é capaz de fazer distinção entre altura e
volume. Ela já consegue entender a conservação da quantidade de liquido com
a mudança de recipiente.
O período operacional-formal inicia-se por volta dos doze anos e se
estende à fase adulta. Nessa fase o raciocínio já acontece em nível abstrato,
não mais havendo necessidade de objetos concretos.
A assimilação, acomodação e equilibração são consideradas
conceitos chaves, pois são nesses conceitos, de acordo com Moreira (1999,
p.100), que está o construtivismo da teoria de Piaget.
Moreira e Ostermann (1999 apud1 MEES, 2004, p.29) destacam o
seguinte:
Na assimilação, o organismo (i.e. a mente) não se modifica, pois
já tem esquemas de assimilação para incorporar a realidade. Por
exemplo, quando se aprende que plantas também são seres
vivos, estas são incorporadas ao esquema “ser vivo”. Quando se
mede uma distância, usa-se o esquema “medir” para assimilar a
situação.
Na acomodação, o organismo se desenvolve através da
construção de novos esquemas a fim de poder assimilar a
situação.
A equilibração se refere ao processo auto-regulador da criança
pelo qual ela progressivamente atinge níveis mais altos de
equilíbrio durante o desenvolvimento.
MOREIRA, Marco Antônio; OSTERMANN, Fernanda. Teorias Construtivistas. Porto Alegre:
Instituto de Física – UFRGS, 1999.
1
14
Para Moreira (1999, p.102), a acomodação somente acontece quando
uma informação ou conhecimento não encontra precedentes para que possa
haver assimilação, necessitando de uma nova estrutura. Ao ser atingida a
acomodação, haverá novamente um equilíbrio e novas informações poderão
ser incorporadas a esse novo esquema. O desenvolvimento cognitivo se dá por
sucessivos processos de equilíbrio e desequilíbrio em estágios cada vez mais
complexos.
A teoria de Piaget tem como implicações na educação a necessidade do
professor ter a sensibilidade de identificar o estágio de desenvolvimento da
criança ou adolescente para que possa haver uma efetiva comunicação entre
eles. Cabe também ao educador ativar processos de equilíbrio e desequilíbrio
no educando, tendo o cuidado de fazê-lo no nível de desenvolvimento cognitivo
do educando, a fim de que ele possa chegar, através de um novo esquema de
assimilação, novamente ao equilíbrio (Ibid., p.103).
1.1.2
– APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA
David Ausubel era médico-psiquiatra de formação, mas dedicou sua
carreia acadêmica à psicologia educacional. A idéia central da teoria de
Auzubel é a de que o fator isolado mais importante influenciando a
aprendizagem é aquilo que o aprendiz já sabe (MOREIRA, 2006, p.17).
Na teoria de Ausubel, um dos conceito mais importante é a
aprendizagem significativa, que se trata de um processo pelo qual uma
informação nova se relaciona com um aspecto relevante da estrutura de
conhecimento do individuo. Isso quer dizer que a nova informação se relaciona
com uma estrutura de conhecimento específica, definida por Ausubel como
subsunçor, que já existe no sujeito. A aprendizagem significativa ocorre quando
a nova informação ancora-se em subsunçores relevantes preexistentes na
estrutura cognitiva de quem aprende. O processo de ancoragem da nova
informação resulta em crescimento e modificação do conceito subsunçor
(MOREIRA, 2006, p.19).
O armazenamento de informações na mente humana é visto por
Ausubel como um processo altamente organizado, onde uma hierarquia
15
conceitual é formada e na qual elementos mais específicos de conhecimento
são relacionados a conceitos e proposições mais gerais (Ibid., p. 17).
Em contraste com a aprendizagem significativa, Ausubel define a
aprendizagem mecânica como sendo aquela em que novas informações não
se relacionam a conceitos relevantes existentes na estrutura cognitiva. Nesse
caso, a nova informação é armazenada de maneira arbitrária, pois não há
interação entre a nova informação e aquela já armazenada. Ausubel não
dicotomiza
aprendizagem
significativa
e
aprendizagem
mecânica.
A
aprendizagem mecânica é sempre necessária quando um indivíduo adquire
informação numa área de conhecimento completamente nova para ele. À
medida que a aprendizagem se torna significativa, esses subsunçores vão
ficando cada vez mais elaborados e mais capazes de ancorar novas
informações (Ibid., p.18).
Em crianças pequenas, os conceitos são adquiridos mediante um
processo conhecido como formação de conceitos, que é a aquisição
espontânea de idéias genéricas por meio da experiência empírico-concreta. Ao
atingir idade escolar, a maioria das crianças já possui um conjunto adequado
de conceitos que permite a ocorrência da aprendizagem significativa por
recepção. A assimilação de conceitos é a forma pela qual as crianças mais
velhas e os adultos adquirem novos conceitos pela recepção de seus atributos
com idéias relevantes já estabelecidas em sua estrutura cognitiva (Ibid., p. 20).
De acordo com Moreira (Ibid., p. 21), a aquisição de conceitos por meio
de aprendizagem receptiva não é apenas um processo passivo de
internalização. Apesar de não ser do mesmo tipo do da formação de conceitos,
é basicamente caracterizada por um processo ativo de interação com os
conceitos já adquiridos.
Para
Ausubel
(1968,
p.
37-41),
a
essência
do
processo
de
aprendizagem significativa está em que ideias simbolicamente expressas
sejam relacionadas de maneira não-arbitrária e não literal ao que o aprendiz já
sabe, ou seja, a algum aspecto relevante da sua estrutura de conhecimento.
Segundo Moreira (2006, p. 32), Auzubel sustenta o ponto de vista de
que
cada
disciplina
acadêmica
tem
uma
estrutura
articulada
e
hierarquicamente organizada de conceitos que constitui o sistema de
informações dessa disciplina. Acredita, prossegue Moreira, que esses
16
conceitos estruturais podem ser identificados e ensinados a um aluno,
constituindo para ele um sistema de processamento de informações, um
verdadeiro mapa intelectual que pode ser usado para analisar o domínio
particular da disciplina e nela resolver problemas.
Percebemos, portanto, que a teoria de Auzubel é construtivista e o papel
da interação professor-aluno é importante para, a partir dos subsunçores que o
aluno possui, construir novos subsunçores e modificar os antigos.
Dentre algumas implicações da teoria de Auzubel para o ensino, Mees
(2004, p. 35) destaca o papel fundamental por ele atribuído ao conhecimento
prévio, cabendo ao professor:
•
Organizar o conteúdo a ser ensinado, partindo da visão geral para
chegar ao conteúdo específico.
•
Identificar quais subsunçores o aluno deve ter para que aprenda de
maneira significativa determinado conteúdo.
•
Verificar o que o aluno sabe do assunto a ser ensinado e, caso lhe falte
subsunçores, de uma forma ou outra, levar o aluno a adquirir estes
subsunçores.
1.2 – HISTÓRIA DA CIÊNCIA
“Se vi mais longe que alguns outros homens, foi por me colocar nos
ombros de gigantes”. No dia 5 de fevereiro de 1675, Isaac Newton resumia a
história da astronomia numa carta ao seu colega cientista Robert Hooke. Em
apenas uma frase, Newton foi capaz de suscitar os esforços de incontáveis
homens e mulheres na busca por compreender o cosmos.
Utilizar a história da ciência no ensino de física pode melhorar a
compreensão dos conteúdos trabalhados em sala de aula.
Defendemos então o ensino de física sob um enfoque histórico,
na busca por relações significativas especialmente na
comparação da construção do conceito cientifico com o do aluno.
(VILLATORRE, 2009. p.126)
Para os alunos, é estimulante perceber as relações que unem a
construção de determinado conceito científico e as características de seu
universo cultural (VILLATORRE, HIGA, TYCHANOWICZ, 2009, p.133).
17
É possível promover a reflexão e análise entre os saberes do aluno e o
saber científico estabelecendo estratégias para uma reformulação do sistema
cognitivo dos indivíduos. Essa reformulação tende a ser bem-sucedida à
medida que leva a uma construção de consciência dos alunos no que se refere
à diferença entre sua forma de pensar e a formulação cientifica sobre
determinado assunto (VILLATORRE, HIGA, TYCHANOWICZ, 2009, p.132).
Diversos autores observam a importância da história da ciência nos
diversos níveis de ensino. Matthews (1995), uma importante referência nos
estudos sobre o uso da história da ciência no ensino, apresenta pontos
importantes para o uso da história das ciências no seu ensino. Dentre elas,
destacamos:
1. A história da ciência não deve ser incluída no ensino como mais
um item do currículo, mas deve ser incorporado à disciplina para
dar uma maior abrangência aos estudos. Estes, quando
consideram
aspectos
históricos,
filosóficos
e
sociológicos,
melhoram e enriquecem a compreensão dos conteúdos.
2. Existe uma relação significativa entre “episódios da história da
ciência” e a “herança cultural” das pessoas.
3. O ensino de ciências que usa de aspectos históricos e filosóficos
em suas reflexões humaniza as idealizações científicas, tornandoas mais compreensíveis.
4. A história e a filosofia das ciências apoiam o estudo dos
conteúdos científicos ao se traçar relações com as concepções
prévias e a mudança conceitual.
Pode-se perceber que o estudo dos contextos históricos com seus
elementos e relações desperta, motiva e melhora a compreensão ao considerar
o processo de sua construção, pois transforma o aluno de mero espectador em
sujeito de sua aprendizagem, principalmente quando humaniza esse ensino
através de sua história (VILLATORRE, HIGA, TYCHANOWICZ, 2009, p.129).
De acordo com Villatorre, Higa e Tychanowicz (Ibid., p.130), professores
que têm um interesse especial por elementos históricos dos conteúdos
científicos, objetivando a facilitação do entendimento dos alunos sobre o tema
18
abordado, vêm utilizando-se de relações significativas para a construção de um
conhecimento que permita aos alunos compreender o mundo cientifico.
Entende-se que apresentar os conceitos científicos destacando sua
construção leva certo “conforto” ao estudante quando este percebe a
proximidade entre sua forma de pensar e elementos presentes na história da
construção das ideias científicas (Ibid., p.135).
A reflexão sobre conceitos científicos, considerando o contraponto de
ideias dentro de sua história e sobre a forma de pensar do aluno, pode ser um
valioso mecanismo em favor da reformulação do discurso do indivíduo,
desejando que o mesmo demonstre clareza na compreensão do discurso
cientifico (Ibid., p.137).
É importante que informações sobre a qualidade das interpretações
históricas sejam trazidas nas fontes bibliográficas, a fim de evitar, por exemplo,
“alegorias”, que podem desvirtuar o raciocínio do aluno para outros
pensamentos fora dos conceitos pretendidos como, por exemplo, a
contemplação de genialidades e feitos grandiosos (Ibid., p.131).
O objetivo principal é que o enfoque histórico leve o aluno a perceber o
tempo e a maneira como se constrói a ciência, os conflitos e os consensos que
ocorreram entre cientistas e demais figuras ao longo da história (Ibid., p.131).
Villatorre, Higa e Tychanowicz (Ibid., p.131) reafirmam que a importância
desse enfoque recai sobre as relações e as ideias que vão auxiliar o processo
cognitivo do aluno, pretendendo que este compreenda o complexo cientifico
como uma construção humana que se dá através de muita pesquisa e esforço
coletivo.
1.3 – ATITUDE
No cotidiano, o termo atitude é utilizado para indicar pensamentos ou
sentimentos de uma pessoa diante de coisas ou pessoas. As atitudes das
pessoas tendem a se refletir na forma de falar, agir e de se comportar nas
relações com outras.
A psicologia social, na tentativa de compreender e explicar o
comportamento humano, também utiliza o conceito de atitude. Durante o
desenvolvimento da psicologia como ciência foram elaboradas algumas
19
hipóteses na tentativa de compreender o comportamento humano – os
construtos hipotéticos. Denomina-se construto hipotético um processo ou
entidade que supomos que existe, ainda que não seja mensurável. Um
exemplo é a atração entre duas pessoas, pois essa é uma característica mais
ou menos estável que pode ser detectada a partir dos elementos envolvidos
nela e que são objeto de observação direta.
Desta forma, os psicólogos consideram a uma atitude um construto
hipotético e este deve ser definido pelas propriedades que lhe são atribuídas.
Observemos definições de três autores distindos. Para eles, uma atitude é:
•
“Uma organização duradoura de processos motivacionais,
emocionais, perceptivos e cognitivos em relação a algum
aspecto do mundo do indivíduo”. (KRECH e CRUTCHFIELD
apud SARABIA, 2000, p.122)
•
“Uma tendencia ou predisposição do indivíduo para avaliar um
objeto ou símbolo desse objeto.” (KATZ e STOTLAND apud
SARABIA, 2000, p.122)
•
“Uma predisposição relativamente estável da conduta em
relação a um objeto ou setor da realidade.” (CASTILLEJO apud
SARABIA, 2000, p.122)
De acordo com essas definições, se o componente motivacional não
estivesse presente, não poderíamos falar em atitude. Entendemos, então, que
uma atitude envolve tanto um componente afetivo quanto uma tendência à
ação. Quando a atitude se manifesta de maneira verbal, esta é denominada
opinião.
A partir da análise dessas conceituações o autor sintetiza seus
elementos, formulando uma conceituação ampla de atitudes:
“Podemos definir, então, as atitudes como tendências ou
disposições adquiridas e relativamente duradouras a
avaliar de um modo determinado um objeto, pessoa,
acontecimento ou situação e a atuar de acordo com
essa avaliação”. (SARABIA, 2000, p. 122)
20
As atitudes são compostas por três ítens básicos, que atuam de modo
interrelacionado e que refletem a complexidade da realidade social. São eles: a
componente cognitiva, a compenente afetiva e a componente de conduta.
As atitudes
“além de conteúdos concretos de ensino, impregnam a totalidade
do processo educacional e ocupam um papel central em todo ato
de aprendizagem. As atitudes guiam os processos cognitivos
que conduzem a aprendizagem de qualquer tipo de conteúdo
educacional, procedimental ou atitudinal” (ibid, p.136).
A escola funciona como agente socializador e, por isso, sempre está
num contexto gerador de atitudes. O processo educacional está num contexto
de dinâmica de interação, onde cada estudante tem atitudes difentes em
relação à outros estudantes, professores, disciplinas e a todos os elementos
que compoe o universo escolar. As atitudes que cada aluno apresenta não
foram ensinadas de maneira sistemática ou consciente. Isso levou os
profissionais da educação a prestarem mais atenção aos processos de criação
de atitudes.
Assim como os conceitos e os procedimentos, as atitudes estão
inseridas nos conteúdo de ensino e não constituem uma disciplina separada,
pois são parte integrante de todas as matérias de aprendizagem. Em cada
disciplina escolar é exigido o aprendizado de uma série de atitudes, que, em
alguns casos, é comum a todas as disciplinas.
A clara preocupação pelo ensino das atitudes concretas tem como
objetivo principal conseguir que a aprendizagem dos conteúdos concretos seja
mais produtiva e enriquecedora para o aluno. Isso faz com que o
funcionamento da aula ocorra de maneira mais harmônica e as relações entre
os atores do processo educacional sejam mais fluidas e satisfatórias. Acerca
desse assunto, Sarabia (2000) afirma:
Se as atitudes têm um objetivo ao qual se dirigem, a valoração
que foi feita desse objetivo dependerá, primeiro, do conteúdo de
cada uma das matérias ministradas (componente cognitivo);
segundo, das relações afetivas e emocionais que existam dentro
do grupo e da sua influência no indivíduo e, terceiro, do poder
desse objeto para suscitar no sujeito uma disponibilidade para
21
realizar uma série de ações (trabalhos e grupo, debate, etc.).
Assim, o aluno desenvolverá atitudes positivas ou negativas em
relação a determinadas matérias não somente em função do
conteúdo de cada disciplina, mas também e de um modo
inevitávelmente inter-relacionado, em função do ambiente que
for gerado durante a aprendizagem desses conhecimentos e das
possibilidades que surgirão ao realizar uma série de atividades e
de mostrar um comportamento que seja aceitável para os outros.
(ibid, p. 137)
O ensino de atitudes tem se mostrado complexo. Se, por um lado, a
inclusão das atitudes amplia as pespectivas pedagógicas dos professores, por
outro, o professor se vê sem um modelo unificado e é necessário realizar uma
escolha.
Na psicologia existe uma grande diversidade de modelos teóricos, mas
há também uma consequente falta de acordo entre os autores. Essa amplitude
na abordagem do tema das atitudes é enriquecedora para aqueles que se
interessam pelo estudo da mesma, mas a inexistência de um modelo unificado
leva a uma escolha que implica na limitação da aplicação de métodos na
escola.
Em contextos interativos, como na escola, um importante conceito se
destaca: a socialização. Trata-se de um processo de aprendizagem ou
aquisição de atitudes e comportamentos. Durante a vida, os indivíduos vivem
diversas situações, de complexidade crescente, que os leva a modificar valores
e atitudes. A sociedade submete o indivíduo a uma série de exigências
diferentes, fazendo-o modificar sua postura diante de situações complexas.
Sarabia (2000) observa que dois aspectos diferenciam processos de
socialização de outros tipos de mudança aos quais o indivíduo é submetido.
Para ele, “ somente as mudanças atitudinais e comportamentais que ocorrem
através da aprendizagem se enquadram dentro do que chamamos de
socialização” e “somente as mudanças no comportamento e nas atitudes que
têm suas origens na interação com outras pessoas são consideradas produtos
da socialização” (ibid, 139).
Ao longo da vida escolar, meninos e meninas adquirem conhecimento,
habilidades analíticas e verbais e aprendem a trabalhar com uma série de
22
instrumentos e técnicas. Além disso, para o bom funcionamento da instituição
de ensino e o bom convívio entre os indivíduos, é necessário que uma série de
normas e papéis sejam internalizados. Para que isso aconteça, crianças e
adolescentes aprendem uma série de atitudes sobre si mesmos, sobre os
outros e sobre o mundo que os cerca.
Com a inserção na escola, a criança é submetida a uma avaliação
pública por parte do professor, das outras crianças e de sua família. Um
dosobjetivos da escola é que o aluno tenha sucesso pessoal e isso reflete-se
no método de avaliação (ou reprovação) das atuações pessoais.
Além das conquistas pessoais, a escola valoriza outros fatores, como
a acomodação do indivíduo à ordem estabelecida. A este último, os traços de
personalidade influenciam de maneira marcante. Os traços de persolidade,
como a perseverança, a constância, o esforço e a complexidade intelectual
estão associados à construção de atitudes, assim como fatores situacionais e
que tenham relação com os demais membros da sala de aula. As atitudes e o
comportamento são afetados pelo grupo no qual está inserido o indivíduo e,
consequentemente, a aprendizagem escolar é um processo interacional
(SARABIA, 2000, p. 141).
Geralmente, nos primeiros anos escolares, as atitudes dos alunos
ficam limitadas a uma imitação do modelo representado pelo professor ou do
grupo no qual a criança está inserida, pois nessa fase o indivíduo busca evitar
possíveis castigos ou favorecer possíveis recompensas. Mas ao longo da vida
escolar, o aluno desenvolve um série de atitudes. Parte desse desenvolvimento
depende da ideia ou definição que o aluno possui do papel do professor, outra
parte depende da aproximação ou afastamento do comportamento dele em
relação à essa definição e das respostas afetivas que o professor despertar no
aluno (SARABIA, 2000, p. 142).
Para Sarabia (2000) uma característica marcante do papel do
professor em relação aos alunos é a mutabilidade. “Um professor representa a
figura de autoridade enquanto dura o curso, mas essa figura muda a cada ano
e também o conceito individual de autoridade” (Ibid. , p.150).
O professor é a figura de autoridade da sala e como tal, pode usar
recursos que julgue importantes para levar os alunos a ter uma série de
atitudes e valores desejáveis. Mas os professores possuem recursos limitados
23
como figuras de autoridade. Sua atuação pode ser como conselheiro, amigo,
especialista, professores, etc. Nem todos farão uso de seus recursos, pois eles
não se comportam da mesma maneira e os alunos vão tendo consciência disso
ao longo de sua trajetória escolar. Ao mesmo tempo, os alunos também não
reagirão da mesma forma diante das diferenças dos professores.
Durante a trajetória escolar, o professor é a principal - mas não a única
– fonte de reforço social, positivo e negativo para os alunos. A atitude que um
aluno desenvolverá diante de uma avaliação do professor dependerá da
adequação entre a avaliação do aluno e do professor. Em algumas ocasiões, o
professor avalia o aluno com reciprocidade, isto é, como avaliaria a si mesmo.
Em outros momentos, o professor avaliará o aluno de maneira distinta da que
se avaliaria.
Quando o professor avalia o aluno mais negativamente que ele
próprio, este pode se julgar injustiçado e mudar sua atitude em relação ao
professor. Por outro lado, o aluno pode responder acusando a si próprio pelo
fracasso, ao julgar-se com inteligência insuficiente ou inabilidoso. Este atentado
contra sua auto-estima pode resultar na idenficação dos pontos falhos de sua
conduta e leva-lo a estudar mais, a mudar de atitude (o que pode ou não refletir
em seus rendimentos) ou ambas as coisas.
No entanto, essa situação também irá exercer influência na crença de
que o professor tem ou não boa vontade em relação ao aluno. Este seria um
caso de atribuição situacional, de identificação das causas das atitudes e o
comportamento pessoal no meio físico e social.
Embora nos pareça natural a afirmação de que preferimos os que nos
avaliam positivamente, alguns autores sustentam que as pessoas julgam as
avaliações de outros com agrado sempre que sejam consideradas corretas
(EISER, 1989, apud2 SARABIA, 2000, p.151). Uma avaliação superior aquela
que o indivíduo considera justa pode neutralizar os efeitos da recompensa.
Os alunos tenderão a aceitar mais facilmente as avaliações do
professor, quando avaliarem de forma positiva o seu poder de especialista ou
perícia (ibid, 152).
No âmbito escolar, crianças e jovens estabelecem uma relação
voluntária de amizade com outros de idades semelhantes. Na escola há o
2
EISER. J. R. Psicologia Social. Madrid: Ediciones Pirâmide, 1989.
24
encontro involuntário de sujeitos que estão expostos as mesmas pressões
acadêmicas e esse ambiente é muito propício ao surgimento de grupos de
pares. Frequentemente, esses grupos se desenvolvem numa direção oposta
com respeito aos principais objetivos da socialização da instituição. Esse efeito
se dá principalmete na adolescência.
A socialização de grupos tem um efeito decisivo em três grandes áreas
do desenvolvimento da criança, de acordo com Sarabia (2000, p.153):
1. Desenvolvimento do autoconceito e de valor pessoal. Para alguns
pesquisadores, a escola investe contra a auto-estima do estudante, pois
apresenta diversas possibilidades para o fracasso (inclusive público) e
os grupos de pares ofereceriam a possibilidade de restaurar ou
fortalecer a auto-estima do estudante diante do fracasso acadêmico.
2. O desenvolvimento da competência na apresentação da pessoa diante
de seus semelhantes por meio do desempenho do papel de aluno e da
demonstração de certas capacidades e habilidades que não se mostram
normalmente na sala de aula.
3. A aquisição de conhecimentos considerados tabu. Podemos chamar
este último ponto de “currículo extra-escolar”, pois tem influências como
a
leitura
extra-acadêmica,
meios
de
comunicação
em
geral
(especialmente a televisão) e grupos de pares de vizinhança. Um papel
de enorme relevância é desempenhado na criação das atitudes.
Muitas
fontes
evidênciam
a
inter-relação
entre
amizade
e
comunicação. Uma parte importante da amizade é colocar-se em situações
que facilitam a comunicação, o intercâmbio de informações e a mútua
transmissão e recepção de estimulação. Fatores como proximidade geográfica,
comunicação, intercâmbio de informações e semelhanças de papéis favorecem
a semelhança de atitudes e os processos de identificação e atração.
Ao longo da vida, o indivíduo ocupa diferentes papéis, interage com
pessoas de diferentes status e vê-se sujeito a uma mobilidade geográfica e
social que contribui para a descontinuidade de papéis. Todos esses fatores
influem e pressionam o indivíduo para que modifiquem suas atitudes e valores
e mudem ou ajustem suas condutas às novas situações que se vêem
25
envolvidos. Portanto, as atitudes são realidades dinâmicas e mutantes e estão
sujeitas a um contínuo processo de aprendizagem que têm lugar na ação.
A tentativa deliberada por parte de uma pessoa ou grupo de influênciar
nas atitudes ou condutas de outros, com o objetivo de modificar essas atitudes
ou comportamentos, recebe o nome de persuasão (Vander Zanden, 1990,
p.222). De acordo com Secord e Backman, o conceito de influência tem lugar
quando “as ações de uma pessoa são condição para as ações de outra
pessoa”.
A diferença entre persuasão e influência reside, de acordo com tais
definições, no fato de a primeira envolve mais intensionalidade que a segunda.
Isto é, podemos influenciar uma pessoa de forma não-intencional, mas, nunca
haverá uma tentativa de persuadir uma pessoa sem que essa seja a intenção.
Ensinar envolve diversos processos de influência e persuasão no
sentido de propor como objetivo ensinar atitudes, valores e comportamentos
que com frequência exigem o abandono daqueles previamente aprendidos.
Durante o processo de planejamento do ensino de atitudes na escola
é preciso ter como um de seus critérios básicos de orientação a necessidade
de adequar a seleção de atitudes que se pretende incitar aos valores e normas
encontrados na sala de aula e na escola como um todo.
CAPÍTULO 02
26
METODOLOGIA
Neste capítulo apresentar-se-á, inicialmente, uma descrição detalhada
da experiência didática (AUGÉ, 1996) a partir da qual se obteve os dados para
a pesquisa, e a seguir, tratar-se-á propriamente da investigação, que versa
sobre a relação entre a experiência didática citada e o problema da atitude dos
alunos frente ao ensino de ciências, especialmente física.
2.1 – O ENSINO
Segue uma descrição detalhada do material didático e sua relação
com livros didáticos. Será feita também uma caracterização do ambiente de
aplicação da proposta didática.
2.1.1- O MATERIAL DIDÁTICO
Uma proposta didática deseja que haja a construção de conteúdos,
sejam eles verbais, procedimentais ou atitudinais (POZO; GÓMEZ CRESPO,
1998). Portanto, uma reflexão permanente sobre os processos envolvidos na
implementação da proposta se faz necessária para que ajustes sejam
procedidos. Tal reflexão deve inspirar-se em aspectos relevantes, como, por
exemplo, se os conhecimentos prévios estão sendo devidamente valorizados,
se os conteúdos estão sendo apresentados de forma significativa e estão
adequados ao nível de desenvolvimento cognitivo do aluno, se os desafios são
alcançáveis e promovem conflito cognitivo, se os mesmos desafios são
fomentadores de atitudes favoráveis pelo conteúdo e respeito ao grupo, se
estimulam a auto-estima, se promovem o ‘aprender a aprender’ e a pensar
criticamente, dentre outros aspectos (ZABALA, 1998).
Novas propostas de ensino devem ser pensadas considerando as
diversas concepções pedagógicas e a adequação do conteúdo de cada ciência
especifica. Nessa nova formulação, os aspectos que podem ser mais
relevantes são: valorização do aprendiz como sujeito da aprendizagem (já
proposto pela Escola Nova); valorização das concepções prévias (obstáculos
epistemológicos) que o sujeito possui a respeito de determinado tema;
27
adequação dos objetos de ensino às estruturas cognitivas do aprendiz; postura
docente
que
privilegie
o
diálogo
com
o
educando;
valorização
da
experimentação por meio de situações-problema que permitem o contato com
o objeto do conhecimento, enfocando sua dimensão interdisciplinar, sempre
que possível; ênfase na construção não apenas de conteúdos verbais, mas
também, procedimentais e atitudinais; valorização das relações sociais no
aprendizado, momento propício para confronto de idéias (AUGÉ, 2004).
De uma forma genérica, o material didático (anexo I) da proposta de
ensino aqui investigada segue os seguintes passos:
a) Coleta das ideias dos alunos (por escrito) através de perguntas
instigadoras;
b) Colocação de uma problemática no âmbito da ciência, seja na forma
de um ‘obstáculo epistemológico’, de um paradoxo científico ou de uma
curiosidade científica, de um experimento desafiador ou de um problema
tecnológico;
c) Leitura de cunho histórico sobre o tema com o intuito
problematizador;
d) Leitura sobre o desenvolvimento do tema com ênfase na história da
ciência;
e) Perguntas que demandam tomada de posição por parte dos alunos,
agora de posse das idéias aceitas pela comunidade científica, e comparação
com o item a;
f) Sistematização do conteúdo aceito cientificamente.
A proposta pode ser chamada de ‘pluridimensional’ em dois aspectos:
primeiramente por valorizar algumas tendências no ensino de física, como a
utilização da história da ciência; em segundo lugar, por absorver aspectos de
diversas tendências em pedagogia e recursos didáticos.
Sem seguir rigorosamente uma tendência pedagógica específica, esta
proposta encontra ressonância em estratégias que valorizam a participação e
as concepções do aluno, discussões, registro de postura discente como
elemento integrante da proposta. Poder-se-ia classificar tal postura como um
‘projeto’ altamente direcionado. Há flexibilidade para que o aluno imprima ritmo
28
próprio aos trabalhos, tendo apenas que cumprir um prazo final correspondente
a um tema específico.
Tratando-se especificamente no ensino de ciências, pode-se associar
a proposta didática aqui investigada com o modelo de ensino apresentado por
Gil Perez (1983), caracterizado por estar de acordo com o processo de
produção científica, chamado de modelo de ensino e aprendizagem por
investigação. Tal proposta, segundo Gil Perez (1986), valoriza, dentre outros
aspectos, o trabalho em equipe, a participação do aluno na formulação de
hipóteses e a construção discente de modelos explicativos. O intento é
fomentar nos alunos “uma imagem menos linear e mais criativa” do trabalho
cientifico (Ibid., 118).
O tema do material didático é a astronomia, o estudo dos astros, teoria
da evolução do Universo e evolução estelar. Utilizando esse tema, é possível o
estudo da física como um todo, desde mecânica (estudo do movimento dos
corpos) a física moderna (relatividade geral e física quântica), passando pela
termodinâmica, óptica, acústica e eletromagnetismo. A questão que se
evidencia é: de que maneira a física pode ser explorada no contexto
astronômico? O material apresentado aos alunos é de autoria do docente e
privilegia a história das ciências da natureza. Galileu, Newton e Einstein podem
não ser reconhecidos especificamente como astrônomos, como Ptolomeu,
Copérnico e Kepler, mas seus trabalhos foram essenciais à Astronomia e,
reciprocamente, esta foi essencial para seus trabalhos. Ao investigar o
Universo e, nosso lugar nele, a Astronomia adquire um significado especial,
tornando-se um estudo fundamental para a cultura humana, de forma que uma
educação voltada para a construção da cidadania não poderia abrir mão desse
tema.
Com base nas considerações acima expostas, a proposta foi
organizada na seqüência histórica tradicional, focada em grandes temas
ligados a Astronomia.
Num primeiro momento, apresenta-se um breve relato da busca da
compreensão do céu pela humanidade ao longo da história, passando
rapidamente por algumas visões cosmológicas antigas, pela concepção de
Universo da Grécia clássica, pelo sistema geocêntrico de Ptolomeu,
29
predominante no ocidente por muitos séculos, chegando ao heliocentrismo de
Copérnico.
Na sequência, a análise do sistema solar é o foco, assim como a teoria
da gravitação, iniciando por uma contextualização histórica dos trabalhos de
Copérnico,
Tycho
Brahe,
Kepler,
Galileu
e
Newton,
passando
pela
apresentação do conhecimento que temos hoje sobre objetos que compõem o
Sistema Solar. Logo após, discute-se teorias de surgimento e evolução do
Universo, com particular ênfase na teoria do Big Bang.
Após, o foco de estudo é a evolução estelar, que começa com a
localização do Sistema Solar na galáxia e inclui noções da interpretação
quântica dos espectros ópticos da luz emitida por estrelas e da classificação
dos astros de acordo com o diagrama H-R3, além de uma discussão referente à
formação dos elementos químicos a partir das reações nucleares.
Tradicionalmente, a astronomia não costuma ser tratada no ensino
médio. No Brasil, o estudo do Sistema Solar está delegado à geografia ainda
no ensino fundamental, enquanto gravitação é estudada no ensino médio, em
física.
Dos diversos livros didáticos analisados, a maioria não contempla a
astronomia (ALVARENGA; MÁXIMO, 2010; SANT’ANNA et al., 2010;
YAMAMOTO; FUKE, 2010; TORRES et al., 2010). Apenas a coleção ‘Quanta
Física’ (ALVES et al., 2010) possui uma parte do programa direcionado a
astronomia e a utiliza privilegiando diversos assuntos tratados pela física, como
uma forma de cumprir o currículo escolar. Dessa forma, torna-se desnecessária
a inserção de uma nova disciplina no programa.
A análise detalhada dos livros citados não é o objetivo desta pesquisa;
as referências aos livros constituem apenas uma tentativa de situar o material
didático aqui investigado.
No texto didático apresentado por essa pesquisa, a inovação consiste
na utilização da história da ciência inserida estruturalmente na condução do
processo de ensino, através de texto didático de cunho construtivista. Além
disso, foi repensada a ordenação dos conteúdos no sentido de sua
Resumidamente, o diagrama de Hertzsprung-Russell é um gráfico de distribuição que
mostra a relação entre a classificação estelar e a temperatura efetiva.
3
30
precedência histórica, ou seja, procurou-se seguir o encaminhamento histórico
na construção dos conceitos.
2.1.2 – A SALA DE AULA
A proposta foi aplicada no ano de 2012 em uma turma do primeiro ano
do ensino médio matutino. A carga horária era de seis tempos de cinqüenta
minutos cada e as atividades duraram três semanas. A proposta teve sua
inserção autorizada pela professora, pois, a partir desse ano, esse conteúdo
passou a compor o currículo mínimo de física para as escolas do Estado do Rio
de Janeiro. Porém, a professora titular da turma é licenciada em matemática e
apresenta dificuldades em trabalhar esse tipo de conteúdo com os alunos.
A turma foi previamente sensibilizada para o trabalho a ser
desenvolvido, não só quanto às características do material didático elaborado,
como também quanto à sua participação como avaliadores da proposta. Frisouse a importância do engajamento de todos para o sucesso dos objetivos
desejados, que eram a construção dos conceitos e possíveis ajustes na
proposta didática.
Inicialmente, um questionário (anexo II) com três questões discursivas
foi entregue aos alunos. O objetivo era obter os conhecimentos prévios, gerar
conflito cognitivo e possibilitar a construção gradativa dos conceitos.
O material didático foi lido aos poucos, para eventual participação
coletiva da turma, onde curiosidades foram levadas ao conhecimento de todos.
Muitos assuntos apresentados em filmes foram evidenciados pelos alunos,
principalmente os temas ligados ao fim da Terra. A cada etapa, uma pequena
síntese era feita, sempre a cargo do docente. Vídeos4 também foram
apresentados ao fim das discussões para reforçar o que foi discutido de uma
forma diferente, onde o uso de animações propiciou o engajamento de todos
sobre os fenômenos apresentados.
Ao término dos trabalhos, foi realizada uma entrevista com o objetivo
de avaliar a proposta o que será detalhado no próximo item.
Foram apresentados vídeos da série “Poeira das Estrelas”, exibida originalmente no programa
“Fantástico”, da Rede Globo, no ano de 2006.
4
31
2.2 – A PESQUISA
Alves (1991) chama a atenção para as diversas denominações que
uma pesquisa qualitativa possui: naturalista, pós-positivista, antropológica,
etnográfica, estudo de caso, humanista, fenomenológica, hermenêutica,
idiográfica, ecológica, construtivista, entre outras. Portanto, sua caracterização
não se dá de forma simples, mesmo porque reflete origem e ênfase diversas. O
termo qualitativo utilizado não quer sugerir uma oposição a quantitativo,
constituindo-se uma questão de ênfase e não de exclusividade.
Patton (1986 apud5 ALVES, 1991) identifica três características que,
apesar de não constituírem um consenso absoluto, são tidas por diversos
autores como essenciais aos estudos qualitativos:
•
Visão holística, que parte do princípio que a compreensão de um
evento se dá em função da compreensão do contexto;
•
Abordagem indutiva, em que o pesquisador parte de observações
mais livres e durante o processo de coleta e análise dos dados percebe as
relevâncias;
•
Investigação naturalista, em que se minimiza a intervenção do
pesquisador no contexto, apesar daquele ser o principal instrumento de
investigação.
O presente trabalho busca uma identificação com tais características
e tem como foco o estudo das atitudes de alunos frente ao ensino de ciências,
mais especificamente frente à experiência didática anteriormente detalhada. A
avaliação de atitudes, no entanto, é um assunto em discussão.
Sarabia (2000, p. 170) chama a atenção para o caráter abstrato das
atitudes, pois esse conceito é uma construção hipotética dos psicólogos
sociais. Avaliá-las implica em observar as manifestações verbais e/ou
comportamentais do sujeito: “a linguagem e as ações manifestas das pessoas
são [...] as ferramentas mais eficazes com as quais contamos para poder ter
acesso e avaliar as atitudes” (Ibid., p. 170).
O uso de questionários e escalas de atitude é comum no processo de
manifestação das atitudes, verbais ou comportamentais. Há críticas a tais
instrumentos, pois usam técnicas de pesquisa quantitativa para medir algo
5
PATTON, M. Qualitative evaluation methods. Beverly Hills: Sage Publ., 1986.
32
subjetivo; além disso, esses instrumentos pressupõem que uma mesma
pergunta tenha o mesmo significado para todos os sujeitos (Ibid., 171).
Na escola, o fator comportamental é um importante veículo de
medição de atitudes. O professor, nesse caso, é um observador privilegiado,
ocupando um papel semelhante ao de ‘observador participante’, em que exerce
dupla função: de pesquisador e participante ativo dos acontecimentos que
estuda (Ibid., 172).
Nesse sentido, de posse da convicção de que o comportamento e a
fala deixam pistas importantes sobre atitudes, torna-se possível proceder à
análise dos dados na presente pesquisa.
A seguir, apresentamos os critérios relevantes para a escolha dos
sujeitos e detalhamos o processo de construção do roteiro de entrevistas.
2.2.1 - OS SUJEITOS
O grupo alvo da pesquisa consiste de uma turma de 30 alunos do
primeiro ano do ensino médio, matutino, composta por indivíduos de diferentes
classes sociais e formação escolar diferenciada.
Dentre os alunos da turma, quatro foram selecionados para fazer parte
das entrevistas: Camila, Raquel, Tamires e Giovani6.
Critérios para escolha dos entrevistados:
Camila possui desempenho insatisfatório na disciplina física, não
demonstrou interesse no início da proposta. Porém, teve um bom nível de
interesse durante a aplicação, representando uma série de alunos do mesmo
perfil.
Raquel não possui um bom desempenho em física, mas demonstrou
interesse desde o início.
Tamires possui excelente desempenho em física e se mostrou
interessada desde o início. Apesar da aptidão para os cálculos, não rejeitou a
proposta por não contemplá-los.
6
Para garantir o anonimato dos sujeitos, foram criados nomes fictícios.
33
Giovani possui desempenho mediano em física e demonstrou muito
interesse pela proposta. Muito curioso, fez diversas perguntas durante a
aplicação da mesma.
2.2.2 – OS INSTRUMENTOS
Observações docentes
Durante a aplicação da proposta, chamou a atenção a curiosidade
aguçada de alguns alunos. Um grupo, liderado por Giovani, pediu ao docente
um material com mais informações “de física em astronomia”, como eles
mesmos classificaram. O pedido desse grupo foi atendido, e o material sofreu
alterações a fim de satisfazer curiosidades relacionadas, inclusive, com a física
quântica, causando surpresa em Giovani a possibilidade de tratar astronomia e
física quântica num mesmo contexto. De uma maneira geral os alunos se
mostraram participativos e fizeram perguntas interessantes.
Questionário prévio
O objetivo do questionário era fazer com que os alunos pensassem
nos fenômenos cotidianos e mostrassem se tem domínio ou não de temas
relacionados ao cosmos. Após a realização dessas perguntas, muitos alunos
começaram a se questionar se o que eles sabiam era correto. Alguns alunos,
por exemplo, acreditavam que, durante o dia, não é possível ver as estrelas
devido à presença de nuvens.
Depois da aplicação do questionário, muitas perguntas foram feitas a
fim de esclarecer se essa interpretação era ou não correta. Após reflexão sobre
os dias que apresentam ausência de nuvens, os alunos procuraram outra
explicação, que foi sugerida por um aluno que respondeu corretamente a
questão.
No geral, os alunos se mostraram bastante curiosos, apresentaram
constantes trocas de opinião, compartilharam relatos de experiências vividas
por eles, etc, o que gerou muita satisfação para a docente, pois o objetivo era a
intensa participação dos alunos.
34
Roteiro de entrevista
O roteiro de entrevistas (anexo III) possui um caráter semi-estruturado,
sendo que a primeira e a última perguntas são mais abertas. O objetivo é
coletar as impressões mais marcantes dos alunos com relação à estratégia
didática e será alvo privilegiado no processo de categorização e análise dos
dados. De acordo com Bogdan e Biklen (1994, p.209), as perguntas abertas
garantiriam uma das características dos estudos qualitativos, que é uma maior
preocupação com os “processos e significados”.
A questão 1 tem como objetivo fazer com que o aluno verbalize suas
lembranças das atividades realizadas por ocasião da proposta didática,
evidenciando o que mais lhe chamou atenção. Esse momento tem importância
singular na entrevista, pois propicia o afloramento das impressões mais
marcantes e duradouras, fornecendo pistas para a análise dos elementos que
tiveram influência na atitude dos alunos frente ao ensino do tema da física em
questão.
Como se deseja frisar a utilização da história da ciência inserida nos
textos do material didático, um dos pilares teóricos da proposta didática, na
questão 2 deseja-se saber quais momentos o aluno se recorda e qual sua
impressão sobre a utilização desse recurso didático no ensino de ciências, se a
história da ciência foi um elemento propiciador de mudança de atitude frente ao
ensino de física.
Na questão 3, o objetivo é levar o aluno a verbalizar sua impressão
acerca da utilização de um tema que não costuma ser tratado no ensino médio,
apesar do Governo do Estado do Rio de Janeiro ter inserido o assunto no
currículo mínimo.
A questão 4 tem como objetivo a verbalização por parte do aluno
sobre o desenvolvimento da atividade. Deseja-se perceber se o modo como a
atividade foi desenvolvida foi o satisfatório do ponto de vista didático, se o
momento de desequilíbrio citado despertou um sentimento de desconfiança
que, possivelmente, teria provocado uma tomada de consciência frente à
necessidade de mais rigor e reflexão frente as concepções prévias.
35
Na questão 5 deseja-se saber qual foi o momento em que o aluno
teve sua atenção despertada. Quais os possíveis conflitos foram gerados e se
a explicação foi satisfatória para o aluno.
A questão 6 propõe uma distinção entre o material didático e a
dinâmica como um todo. Esta última pergunta retoma o objetivo da primeira,
isto é, pretende evidenciar as impressões mais marcantes, que podem gerar
pistas para a identificação dos elementos que mais contribuem para um
possível incremento de atitude discente para o ensino de física.
36
CAPÍTULO 3
ANÁLISE DOS DADOS
Este capítulo será dedicado à análise dos dados da pesquisa. Em
primeiro lugar será apresentada a análise dos questionários aplicados antes do
início das atividades. Após, a análise das entrevistas com os alunos
selecionados: Camila, Raquel, Tamires e Giovani. Em seguida, encaminhar-seá uma análise das entrevistas, enfocando-se as perguntas norteadoras, ou
seja, quais os pontos convergentes entre os entrevistados para cada tema
abordado nas perguntas. Por fim, após a seleção das categorias de análise,
haverá o confronto entre a fala dos alunos e o referencial teórico.
3.1- ANÁLISE DOS QUESTIONÁRIOS
A primeira questão deseja avaliar se os alunos entendem o motivo da
impossibilidade de visualizar estrelas durante o dia. A maioria dos alunos
respondeu que a luz do Sol é a responsável pela falta de visão, concepção
cientificamente aceita. Porém, algumas respostas foram bastante criativas. Por
exemplo: um aluno respondeu que as estrelas ficam invisíveis durante o dia,
enquanto outro aluno acredita que as nuvens cobrem as estrelas.
A segunda pergunta objetiva avaliar se os alunos compreendem por que
os astros ficam ‘presos’ no céu, sem caírem na superfície terrestre. A maioria
respondeu que esse fato se deve à força gravitacional. Apenas um aluno
respondeu que eles flutuam no espaço.
A terceira questão é, aparentemente, mais complexa. Quer saber se o
aluno conhece o formato do planeta Terra e onde se localizam o Brasil, o
Japão, a Lua e o Sol. Todos acertaram o formato da Terra, mas muitos não
souberam explicar a localização dos dois países citados na superfície terrestre,
além de explicar que a Lua orbita a Terra, enquanto esta orbita o Sol.
Um dos objetivos desse questionário é fazer com que os alunos reflitam
sobre suas próprias convicções de Universo. Esta atividade foi realizada antes
que qualquer discussão sobre o assunto fosse feita, afim de não influenciar as
respostas dos alunos. Posteriormente, o docente conduziu discussões sobre
estes assuntos. O objetivo era mostrar aos alunos que há, ainda hoje, muitas
37
ideias semelhantes as que predominavam nas antigas civilizações. Foi
comentado ainda que as idéias passadas não devem ser ridicularizadas ou
ironizadas por parecerem estranhas ou absurdas, uma vez que são fruto do
esforço intelectual de uma cultura e fundadas em conhecimentos e crenças
próprias de determinado período histórico.
3.2 - ANÁLISE DAS ENTREVISTAS POR ALUNO
Análise da entrevista com Camila
1 - Comentários gerais
Com relação à primeira pergunta do roteiro, Camila inicia suas
colocações chamando a atenção para o uso de vídeos como elemento
facilitador do processo de ensino-aprendizagem de astronomia.
“Os vídeos nos ajudaram a ver o que acontece no Universo. Também
gostei de saber das curiosidades sobre o céu, tipo, buraco-negro, Big
Bang, estrelas...”.
2 - História da ciência e sua utilização didática
Apesar de se recordar da utilização da história da ciência, Camila não se
recorda de nenhum episódio em específico, mas destaca que “foi maneiro,
porque deu pra entender que as coisas não são descobertas de repente. Dá
trabalho!”.
Camila se refere ao uso mais comum da história da ciência, onde as
descobertas científicas não são tratadas como uma construção, mas sim, como
algo acabado e possível apenas para “mentes geniais”.
3 – Astronomia no ensino médio
De acordo com Camila,
“[...] faz falta estudar esses assuntos, porque é mais interessante.
Além disso, o que deixa a física mais chata são as contas que a gente
38
tem que fazer. Desse jeito, eu entendi tudo e não precisei fazer conta
nenhuma. Foi mais interessante.”
Camila faz referência ao uso de um material teórico como uma
alternativa ao método tradicional de ensino de física.
É importante salientar que esse tipo de recurso não deve ser utilizado
indiscriminadamente, pois a física se desenvolveu utilizando a matemática
como ferramenta e é necessário que o aluno saiba trabalhar tanto com o
aspecto teórico, quanto com a aplicação da matemática.
A utilização de fórmulas para resumir teorias físicas é um dos recursos
que a matemática oferece para maior compreensão de inúmeros fenômenos
físicos. Porém, a interpretação de cada fórmula matemática aplicada na física
irá depender do estudo da teoria.
4 – Comentário sobre a forma de desenvolvimento do trabalho
“Foi bom.”
Camila
não
quis
fazer
nenhum
outro
comentário
acerca
do
desenvolvimento do trabalho.
5 – Assunto que mais chamou atenção
Para Camila, a possibilidade de fazer perguntas sobre o assunto foi
muito bom, pois “[...] a gente aproveitava o momento em que o assunto era
discutido para fazer perguntas. É bom quando o professor responde na hora
pra gente não esquecer e não desinteressar”.
Camila demonstrou bastante interesse e alto nível de curiosidade
durante a aplicação da proposta. De acordo com ela, foi à biblioteca pesquisar
a respeito para se preparar para a próxima aula.
6 – Comentário geral sobre material didático e dinâmica
Camila afirma que “[...] ‘a apostila’ é bem completa e interessante, mas
muito longa, e como não ia dar tempo de ler tudo, o jeito que você trabalhou
39
lendo apenas algumas partes foi bom para não cansar e os vídeos fizeram
diferença. Se fosse pra ficar lendo o tempo todo seria muito ruim.”, finaliza.
O comentário de Camila não se aprofunda na questão sobre o conteúdo
da proposta, evidenciando que não fez uma leitura completa do material. Fica
claro que a utilização dos vídeos foi o que mais chamou a atenção da aluna.
QUADRO - CAMILA
1- Comentários iniciais
2- História da ciência e sua utilização didática
3-Astronomia no ensino médio
4- Desenvolvimento do trabalho
5- O que mais chamou a atenção
6- Comentários material didático e dinâmica
- Destaca a utilização de vídeos.
-Não se recorda de nenhum episódio
específico.
-Entende o conhecimento como construção.
-Acha interessante, mas foge ao tema quando
desvia o assunto para a utilização da
matemática pela física.
-É bastante sucinta ao opinar.
-Alto nível de curiosidade.
-Interesse pelo assunto.
-Pesquisa na biblioteca.
-Acha o material didático completo e
interessante.
Análise da entrevista com Raquel
1 - Comentários gerais
De acordo com a aluna Raquel, o conteúdo [astronomia] foi o aspecto
mais marcante para ela. De acordo com a aluna, foi mais marcante porque “é
diferente do que a gente realmente estuda na escola, pois não tinha
matemática, era mais história”.
2 - História da ciência e sua utilização didática
A parte histórica está presente em suas lembranças desde o início da
entrevista, pois, esse foi o aspecto mais marcante do material didático. Quando
questionada acerca da recordação de algum episódio da história da ciência,
Raquel afirma que “por falarem muito, a gente sempre pensa no Galileu”,
fazendo uma referência a programas de televisão. “Mas para mim”, continua,
“um que chama a atenção é o Tycho Brahe e o fato dele ter perdido um pedaço
40
do nariz numa briga”. Ao ser questionada acerca da razão dessa lembrança,
ela diz que essa foi uma informação a mais no material e que lhe chamou a
atenção este fato. Mas para ela, sempre se destacarão Newton e Galileu, por
serem os mais famosos.
Sobre a utilização da história da ciência no material, Raquel afirma que
“[...] foi bom utilizar a história da ciência porque é diferente do que a gente
sempre estuda na sala de aula, chama mais a atenção e desperta a
curiosidade”.
“Como a gente vive num mundo onde muita coisa já foi
descoberta, a gente não fica com grande curiosidade de
saber como as coisas acontecem porque já descobriram isso
pra gente. Mas aí, mostrando a curiosidade mesmo, aí a
gente fica curiosa. Nos livros só falam de fulano, que ganhou
isso, ganhou aquilo e só!”.
3 – Astronomia no ensino médio
Raquel afirma que gostaria que o assunto fosse trabalhado no ensino
médio, por ser um tema em que as pessoas têm curiosidade.
“[...] Digo a maioria porque, afinal de contas, você não vai
ensinar para apenas uma pessoa, mas para a maioria.
Então, pro negócio funcionar, pra despertar a curiosidade
das pessoas, astronomia é melhor, porque é muito provável
que a pessoa vá querer saber”.
4 – Comentário sobre a forma de desenvolvimento do trabalho
Sobre a utilização de vídeos, Raquel julga “[...] que foi válido pro que a
gente estava fazendo ali na hora, mas não é uma coisa muito necessária para
ser utilizada em todas as aulas”.
Para a aluna, o desenvolvimento foi bom, pois garantiu o interesse dos
alunos. No pós-aula, surgiram discussões sobre o assunto, interesse por
pesquisa e consulta ao docente.
“Depois da aula, eu e meus amigos procuramos saber mais.”
5 – Assunto que mais chamou atenção
41
De acordo com a aluna, a teoria do Big Bang teria lhe chamado mais a
atenção.
“Comecei a ler por curiosidade, mas achei o início meio
confuso. Foi difícil aceitar aquela ideia de toda a matéria do
Universo num ponto menor que um pontinho final numa
folha, além dos elementos que tinha no início e que foram se
juntando [...]. Foi meio difícil visualizar e aceitar. Mas depois
da explicação, eu acho que entendi”.
Fica evidente que a aluna recorda-se vagamente do conteúdo do
material referente a esse assunto, mas o conflito cognitivo gerado parece ter
sido marcante.
6 – Comentário geral sobre material didático e dinâmica
Sobre o material didático, “foi um bom material”. Quando questionada
sobre o fato de ter ficado um pouco longo, a aluna afirma que “[...] não ficou
cansativo, pois o assunto é interessante”. “Quando você começa a ler, fica
curioso pra saber o final, como num livro normal!”, afirma.
Destaca o material didático, pois acredita que diversos elementos da
dinâmica vão sendo esquecidos ao longo do tempo, mas é possível guardar o
material para consultas posteriores.
QUADRO - RAQUEL
1- Comentários iniciais
2- História da ciência e sua utilização didática
3-Astronomia no ensino médio
4- Desenvolvimento do trabalho
5- O que mais chamou a atenção
6- Comentários material didático e dinâmica
- Destaca a utilização da história da ciência.
- Faz referencia genérica à história da ciência
e a Galileu e Newton.
- Destaca a importância didática da
contextualização proporcionada pela história.
-Acha interessante a utilização da astronomia
no ensino médio por despertar a curiosidade
do aluno.
-Acredita que a utilização de vídeos não é
fundamental para a compreensão do
conteúdo.
-Teoria do Big Bang
-Recorda-se vagamente do conteúdo do
material referente a esse assunto, mas
lembra do conflito cognitivo gerado.
-Material didático interessante.
-Destaca o material didático e a utilização da
história no mesmo.
42
Análise da entrevista com Tamires
1 - Comentários gerais
Para Tamires, “descobrir como o Universo foi formado” foi mais
marcante. De acordo com ela, “é uma questão de curiosidade e de
conhecimento também”.
2 - História da ciência e sua utilização didática
Para Tamires, um episódio marcante da história da ciência “foi aquela
parte que o Universo era como se fosse uma caixa”.
Apesar de recordar-se acerca do uso da história da ciência no material,
Tamires demonstra insegurança e imprecisão ao mencionar o modelo de
Universo dos antigos egípcios. Esse modelo lembra uma caixa, comprida e
estreita, com o lado mais longo acompanhando a direção do Rio Nilo e com as
estrelas (na tampa) sendo sustentadas pelos deuses.
De acordo com Tamires, ela se identificou com esse episódio porque,
quando criança, tinha um modelo de Universo muito parecido com esse.
Sobre a utilização da história da ciência no material didático, Tamires
afirma “[...] que ajuda o aluno a entender como os povos antigos pensavam e é
importante pra gente acompanhar a evolução do pensamento [científico]”.
“Qualquer assunto, você tendo o conhecimento desde o
início, sabendo como foi se desenvolvendo o processo,
sabendo como as civilizações pensavam [...]. Quando
acreditavam no místico para explicar coisas que eles não
entendiam [...] a evolução foi acontecendo, então, eu acho
que é muito importante estudar a história da ciência.”
3 – Astronomia no ensino médio
Tamires entende que “[...] astronomia deveria ser incluída no ensino
médio porque é um assunto bem atual e interessante de ser discutido”. Ela
lembra que não é incomum a mídia noticiar algum assunto ligado à astronomia
43
e entende que tratar esse assunto em sala de aula ajuda a trabalhar o lado
social, pois, quando a pessoa compreende o assunto tratado, ela está incluída.
4 – Comentário sobre a forma de desenvolvimento do trabalho
“Foi bom, por que só de sair da sala de aula [as aulas foram
ministradas na sala de vídeo da escola], do dia-a-dia, do
quadro, de ficar lendo o livro [...]. O material estava bem
‘explicadinho’, a apostila estava muito boa [...] e o vídeo
completando a explicação da professora nos deu um maior
conhecimento sobre o assunto”.
Tamires explica que é importante ter um material para levar para casa,
pois constitui um material de consulta e os vídeos ajudam entender alguns
assuntos e são mais dinâmicos que uma aula convencional.
5 – Assunto que mais chamou atenção
Para Tamires, a frase final da apostila [“Somos todos poeira das
estrelas”, Carl Sagan] chamou a atenção, pois, para ela, é sucinto e bastante
verdadeiro: “depois que entendemos como os elementos que estão na tabela
periódica se formam e que eles fazem parte da gente, essa frase faz todo
sentido!”.
6 – Comentário geral sobre material didático e dinâmica
Para Tamires, o material didático possui linguagem acessível,
explicação completa e boas ilustrações. Destaca a utilização da história da
ciência, pois facilita entender como se deu determinado conhecimento. Além
disso, amplia a visão de mundo do estudante ao levá-lo a entender o contexto
histórico que se deu determinada interpretação da natureza.
QUADRO - TAMIRES
1- Comentários iniciais
2- História da ciência e sua utilização didática
- Destaca a curiosidade sobre o assunto.
- Faz referencia genérica a história da ciência.
-Chama a atenção para o modelo de Universo
dos antigos povos Egípcios.
-Destaca a importância da utilização da
história das ciências.
44
3-Astronomia no ensino médio
4- Desenvolvimento do trabalho
5- O que mais chamou a atenção
6- Comentários material didático e dinâmica
-Classifica o tema como “interessante”.
-Chama a atenção para o caráter social da
astronomia.
-Utilização de vídeos como elemento
facilitador da aprendizagem.
-Apostila como material de apoio e eventual
consulta.
-Formação dos elementos.
-Material didático acessível.
-Destaca a utilização da história.
Análise da entrevista com Giovani
1 - Comentários gerais
De acordo com Giovani, o conteúdo foi mais marcante para ele: “a parte
que mais me chamou a atenção foi a que os gregos não testavam as idéias
deles. Pra mim é muito obvio que você precisa testar alguma coisa!”.
Giovani afirma ter o ‘conteúdo’ como parte marcante no trabalho, mas
cita também o uso da história da ciência como relevante.
2 - História da ciência e sua utilização didática
Giovani percebeu o uso da história da ciência e cita diversas passagens:
“[...] o texto falava, por exemplo, de Copérnico, Galileu, Newton [...]”.
“O uso da história foi bom pra saber o desenrolar das coisas
- inicio, meio e fim -, como foi construída a ciência, as várias
visões de um mesmo tema e como as coisas mudam com o
passar do tempo”.
3 – Astronomia no ensino médio
O discente afirma que
“astronomia deveria ser mais abordada, porque o trabalho
cientifico em torno da astronomia acaba influenciando em
outras áreas também. Por exemplo, Galileu Galilei,
estudando astronomia e procurando fundamento prático
influenciou outros a buscar fundamento prático para o que
estavam fazendo também”.
45
4 – Comentário sobre a forma de desenvolvimento do trabalho
Giovani classificou o trabalho com a turma como ótimo. E justifica sua
posição afirmando que “[...] a aula ajuda a tirar qualquer dúvida, porque a gente
pode interromper o professor e fazer perguntas a qualquer momento, o texto
estava bem detalhado e os vídeos servem pra ilustrar”.
Quando questionado acerca da eficiência dos vídeos, Giovani explica
que
“[...] os vídeos explicam de um jeito diferente do professor, o
que ajuda se ficou alguma dúvida. Você acaba tendo dois
jeitos diferentes de falar da mesma coisa, que se
complementam, e o vídeo tem o recurso da ilustração (o
vídeo ilustrava o tempo todo como seria o sistema
heliocêntrico e geocêntrico), mostra a cara dos filósofos e
fica mais fácil guardar aquela ideia”.
5 – Assunto que mais chamou atenção
Para Giovani, o fato de uma parte do texto falar de quântica no meio de
um assunto ligado a astronomia chamou a atenção: “achei interessante que
você enxertou um assunto que, a principio, não tem nada a ver. Quando a
gente estuda astronomia, acaba sendo só uma aula de história”.
6 – Comentário geral sobre material didático e dinâmica
Sobre a dinâmica como um todo, Giovani classifica o material como
‘bem escrito’ e os vídeos como ‘muito bem produzidos’. O aluno ainda destaca
a importância da aula, quando afirma que
“um assunto como esse de átomos e quantum precisa de um
professor para explicar porque pode surgir alguma pergunta
sobre o tema que só o professor para esclarecer. Além
disso, dá pra perceber que essa explicação não é o objetivo
do texto, mas complementa o assunto”.
QUADRO - GIOVANI
1- Comentários iniciais
2- História da ciência e sua utilização didática
- Conteúdo marcante.
- Cita passagens da história da ciência.
- Experimentos como parte relevante para
ciência.
- Cita história de maneira genérica.
46
3-Astronomia no ensino médio
4- Desenvolvimento do trabalho
5- O que mais chamou a atenção
6- Comentários material didático e dinâmica
- Cita vários nomes relacionados à história.
- Percebe ciência como construção humana.
- Deve ser utilizada.
- Chama a atenção para o caráter prático da
astronomia.
- Texto detalhado.
- Aula expositiva como primeiro contato com o
assunto.
- Vídeos como recurso complementar à aula.
- Conteúdo de física moderna na astronomia.
- Material bem escrito.
- Dinâmica como forma de esclarecer
dúvidas.
3.3 – ANÁLISE DAS ENTREVISTAS POR QUESTÃO
A primeira pergunta da entrevista deseja saber o que foi mais marcante
para o aluno durante a realização da proposta e é particularmente relevante por
coletar as impressões mais significativas para os alunos. Ficam evidentes as
recordações dos alunos referentes ao material didático, item particularmente
marcante em suas diferentes características. Com excesão da aluna Camila,
que destacou a utilização dos vídeos, todos os outros citaram alguma
caracteristíca do material didático.
Dois dos alunos, Raquel e Giovani, destacaram a utilização da história
da ciência no material didático, um dos pilares da proposta de Augé e que
também foi alvo de comentários positivos pelos alunos. Por ocasião da
pergunta que aborda este assunto (segunda), todos se recordaram vivamente.
Um outro aspecto que é levantado pelos alunos é a forma como eles
qualificaram a dinâmica, referindo-se a estratégias didáticas presentes no
projeto didático como um todo. Camila destaca a utilização de um material
puramente teórico para estudar física. Raquel diz que o projeto foi motivador e
destaca a história da ciência presente no material didático. Tamires, por sua
vez, faz menção a “curiosidade” como elemento motivador ao estudo da física.
Giovani se refere à dinâmica quando afirma que teria proporcionado
esclarecimento das questões, suscitando mais atenção dos alunos.
Vale à pena observar que os temas levantados pelos alunos na primeira
questão da entrevista antecipam os temas da maior parte das perguntas
seguintes. Isso evidencia que as lembranças dos alunos estão em sintonia com
os objetivos da entrevista.
47
Com relação à segunda pergunta, seu objetivo é sondar as
recordações acerca da utilização da história da ciência no material didático
e/ou na dinâmica. Todos os alunos apresentaram recordações acerca de sua
utilização. Camila não se recordou de um episódio específico, mas citou as
transformações
do
pensamento
humano
motivado
pelo
avanço
do
conhecimento, reconhecendo o mesmo (conhecimento) como uma construção
humana. Raquel recorda-se de cientistas como Tycho Brahe, Newton e Galileu.
Ela destaca a curiosidade como objeto motivador a aprendizagem. Tamires cita
o modelo de Universo dos antigos egípcios e afirmou que a utilização da
história da ciência leva o aluno a compreender a evolução do pensamento
cientifico. Já Giovani recordava-se de diversos episódios da história da ciência
e também a percebe como uma construção. Três alunos passaram a
reconhecer o conhecimento como construção humana após estudo da história
da ciência e, para Raquel, a história despertou a curiosidade, permitindo um
aprofundamento dos conceitos.
A ausência da astronomia no ensino médio foi o assunto da terceira
pergunta da entrevista. Todos os alunos entrevistados concordam que o tema
deveria ser mais abordado. Para justificar essa posição, dois deles (Camila e
Tamires) afirmaram que é um tema interessante, Raquel destacou a
curiosidade causada e Giovani fala da compreensão acerca da evolução da
ciência, voltando a citar a evolução do pensamento científico.
A forma como o conteúdo foi trabalhado é o tema da quarta pergunta.
Camila foi bastante sucinta ao opinar. Demonstrou falta de entusiasmo ao
responder essa questão, afirmando apenas que a dinâmica teria sido boa.
Raquel julga interessante a utilização de vídeos, apesar de não julgar como
algo essencial. O tema, porém, lhe causou bastante curiosidade e a forma de
desenvolvimento, de acordo com ela, manteve alto o nível de interesse dos
alunos. Tamires julga interessante a mudança de ambiente. Para ela, sair do
ambiente da sala de aula para a sala de vídeo é uma mudança válida, que
estimula o interesse. Ela também cita os vídeos como uma forma de reforçar a
explicação do docente. Para Giovani, a dinâmica é um momento para
discussão do tema e eliminação de possíveis dúvidas. Ele também avalia
positivamente a utilização de vídeos.
48
A quinta pergunta busca o destaque, por parte dos alunos, de algum
tema trabalhado. Nessa questão o aluno recorre a suas lembranças do
momento da aplicação da proposta. Ainda assim, Camila não citou nenhum
assunto específico. Raquel citou o Big Bang, Tamires citou a evolução estelar,
motivada pela frase final da apostila e Giovani destaca assuntos ligados à física
quântica. Inicialmente, este tema não estava presente no material, mas um
grupo de alunos pediu ao docente para acrescentar “coisas interessantes de
física”. Somente esses alunos tiveram acesso ao material modificado e Giovani
foi um deles.
A sexta pergunta busca um comentário geral sobre o material didático
e/ou a dinâmica. Dois alunos destacaram a dinâmica e dois alunos destacaram
o material. Camila julga a apostila como completa, porém longa. Por isso,
destaca a dinâmica como ponto fundamental para manter alto o nível de
interesse. Raquel discorda de Camila sobre o tamanho do material. Para ela, o
material é o destaque por ser completo e interessante, o que não deixaria a
leitura cansativa. Tamires também destaca o material didático e a utilização da
história da ciência no mesmo. Giovani evidencia a dinâmica como forma de
eliminar dúvidas.
3.4 - DIALOGANDO COM OS REFERENCIAIS TEÓRICOS
O comportamento dos alunos, por ocasião da implementação da
estratégia didática, está presente na fala dos alunos durante a entrevista e
lança fortes suspeitas de um envolvimento atitudinal satisfatório para com o
ensino
de
física
nas
circunstâncias
observadas.
Tal
comportamento,
identificado pelo docente durante a aplicação da proposta, foi um elemento que
auxiliou a construção do roteiro de entrevistas.
Camila estava bastante interessada e curiosa sobre o assunto durante a
aplicação da proposta; Raquel pediu um livro emprestado para pesquisa (não
costuma fazer isso); Tamires fez um estudo individual da apostila e Giovani e
seu grupo de amigos solicitou ao docente um material mais completo para
estudo fora do momento da aplicação da proposta.
Sarabia (2000) salienta que avaliar atitudes pressupõe observar as
manifestações verbais e/ou comportamentais das pessoas. Portanto, “a
49
linguagem e as ações manifestas das pessoas, são [...] as ferramentas mais
eficazes com as quais contamos para poder ter acesso e avaliar as atitudes”
(ibid, p.170). Segundo Eggen (1978), em psicologia, o comportamento não
verbal é aceito como indicador de atitudes, o que sugere que em sala de aula o
comportamento dos sujeitos seja preditor de atitudes, observa ele. Bloom
(BLOOM; KRATHWOHL; MASIA, 1974, p. 124; 129) também sugere critérios
indicativos se o sujeito encontra-se em situações relacionáveis a atitudes
positivas. Dos critérios apresentados (Ibid., p. 124; 131) destacar-se-ão os
seguintes: procura voluntária de livros de informação, interesse em participar
ativamente de um projeto, contribuição para discussões em grupo, fazer
perguntas pertinentes, interesse científico através de leituras, sentir prazer em
realizar as atividades em sala e outras atividades em casa (como leituras), etc.
Nesse sentido, de posse da convicção de que o comportamento
observado pelo professor e recordado pelos alunos deixa pistas importantes
sobre uma possível atitude positiva, é que se realizará esta etapa da análise da
entrevista. A categorização dos dados da investigação se norteará pela
possibilidade de fazer apreensões com relação às características da proposta,
que possam clarificar a atitude positiva identificada pelo comportamento dos
alunos.
As questões da entrevista tem o objetivo de levar o aluno a verbalizar
suas lembranças da ocasião da aplicação da proposta. Sarabia (2000) define
atitude como uma tendência adquirida e relativamente duradoura a avaliar um
acontecimento, por exemplo, e a atuar de acordo com essa avaliação (ibid.,
p.122).
Ainda de acordo com Sarabia (ibid., p.122) “as manifestações verbais
das atitudes são denominadas opiniões e expressam um posicionamento
avaliativo ou preditivo da pessoa em relação ao objeto de sua opinião”. A
terceira questão do roteiro de entrevistas objetiva incentivar o aluno na tomada
de posição para expressar sua opinião acerca da não utilização da temática
“astronomia” no ensino médio.
Para finalizar esta análise abordar-se-ão dois aspectos da proposta que
possuem implicações didáticas importantes, mas que se referem estreitamente
ao estatuto epistemológico da física enquanto ciência: a história da física e o
conteúdo de física.
50
História
A história, um dos pilares da proposta de Augé (1996), é um recuso
muito
utilizado
por
educadores
e
frequentemente
investigado
por
pesquisadores na sua relação com o fomento do ensino. Aqui, deseja-se lançar
um olhar sobre a construção de atitudes mais positivas para com o ensino de
ciências (física).
Já na primeira etapa da entrevista, Raquel e Giovani fazem referência à
história. Na etapa da entrevista cujo tema específico era a história, vários
comentários interessantes são identificados. Os entrevistados recordam-se da
presença da história inserida no texto da proposta e fazem algumas referências
específicas, como o nome dos personagens Galileu, Newton, Copérnico e
Tycho Brahe. Os alunos não descrevem momentos específicos da história
referenciada no texto da proposta didática, mas todos os entrevistados
apontam pontos positivos referentes à importância didática da história,
principalmente a contextualização e facilitação do aprendizado. Para Camila, a
história ajuda a compreender como se dão as descobertas científicas; para
Raquel, a curiosidade foi fomentada; Tamires e Giovani tiveram a mesma
interpretação: de que a história da ciência ajuda a compreender como o
pensamento científico evolui. Raquel é a aluna que mais destaque dá à história
como facilitadora do aprendizado. De uma maneira geral, os alunos destacam
a facilitação do aprendizado.
Segundo Mattews (1995), a tradição ‘contextualista’ defende que a
história da ciência contribui para o ensino porque motiva os alunos; humaniza a
matéria; promove uma melhor compreensão dos conceitos; mostra uma ciência
mutável e instável; dentre outros aspectos.
A contribuição da história com relação à atitude parece estar relacionada
à compreensão dos conceitos. No entanto, a história da ciência também
permite a construção de uma concepção de ciência dinâmica, em construção,
sujeita a influências histórico-sociais, o que pode suscitar uma mudança de
atitude por causa da nova visão que se constrói da ciência em contexto de
ensino. Alguns alunos não se identificam com a física pelo fato de ser uma
ciência marcada pelo rigor do formalismo matemático, tomando Camila como
um exemplo. A história apresenta-se, assim, como um auxílio para amenizar tal
51
problema, introduzindo um ambiente de interdisciplinaridade que requer uma
atenção a temas não ligados à matemática como, por exemplo, a
caracterização histórico-filosófica referente ao desenvolvimento de uma
determinada etapa da construção do conhecimento. Portanto, a história pode
colaborar para o desenvolvimento de uma nova visão da ciência, o que pode
influenciar em aspectos motivacionais do aluno (MARTINS, 1990, p. 4).
Para Solbes e Vilches (1989), a imagem de ciência que chega aos
alunos nas escolas através dos livros didáticos não leva em consideração
aspectos
qualitativos
de
caráter
histórico,
tecnológico,
sociológico
e
humanístico. Para eles, esses aspectos podem contribuir para a construção de
uma imagem de ciência mais próxima do trabalho científico e superar o
desinteresse e atitudes negativas. Os autores sugerem que o enfoque Ciência,
Tecnologia e Sociedade (C.T.S.) pode contribuir nesse sentido.
Raquel foi uma aluna que deu um destaque maior à história,
principalmente por facilitar o aprendizado. A importância dada por ela é
relevante, pois foi uma aluna que se mostrou bastante impressionada com a
estratégia, sendo sua atitude diante do ensino, no período aqui investigado,
favorável. Sua preferência era pelas disciplinas da área humana, o que explica
seus comentários. Tudo isso parece supor que a história da ciência teve um
papel importante na atitude para com a intervenção didática.
Segundo Castro e Carvalho (1992, p. 324), por intermédio da história, os
alunos obtêm informação, “mas, sobretudo, desenvolvem atitudes”.
Conteúdo
Por fim, serão analisadas as recordações dos alunos sobre o conteúdo
de física em específico. De uma maneira geral as principais lembranças dos
alunos se referem aos nomes da ciência mais famosos. Já no primeiro
momento da entrevista, Raquel e Giovani citam vários nomes, dando ênfase a
importância dos trabalhos por eles realizados. Tamires destaca o modelo de
universo dos antigos egípcios e demonstra entender que a ciência evolui
utilizando modelos para explicar as teorias.
Camila recorda-se da mudança de sua concepção de como se dão as
descobertas científicas. Antes da aplicação da proposta, ela demonstrou
52
acreditar que somente pessoas com um dom específico poderiam fazer alguma
descoberta científica. Portanto, houve uma aproximação da realidade científica
com a compreensão do aluno. Raquel destaca o conflito cognitivo que lhe
causou a teoria do Big Bang. O fato de ter ocorrido o conflito cognitivo mereceu
comentários positivos por parte dos alunos, principalmente por despertar a
curiosidade e o interesse, melhorar o nível de atenção e participação, suscitar o
aprendizado autônomo e uma certa cautela diante das demais atividades.
Tamires recorda-se da surpresa que sentiu ao descobrir que os elementos
quimicos são formados nas estrelas. Giovani cita, surpreso, a possibilidade do
estudo de aspectos ligados à física quântica inserido no tema ligado à
astronomia.
As lembranças dos alunos são relevantes, dado o distanciamento
temporal entre a implementação da estratégia e a entrevista. No entanto, não
era objetivo da entrevista fazer uma avaliação de conteúdo. Tentar fazer
apreensões com relação à atitude para com o ensino, tendo como base as
recordações dos alunos sobre conteúdo de física nesta pesquisa, não parece
algo que se estabeleça explicitamente. Vázquez Alonso e Manassero (1997)
salientam que as atitudes podem ser consideradas como causa e como efeito
do aprendizado. Uma atitude positiva parece favorecer o aprendizado. Pode-se
então dizer que se eles se recordam é por que possuíam atitudes positivas?
Qual a influência da atitude sobre a retenção? A resposta a estas perguntas
parece fugir aos objetivos dessa pesquisa. Vale frisar, no entanto, que os
comentários dos alunos são indicadores de que houve um engajamento
cognitivo que mereceria ser analisado com mais cautela.
53
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O conhecimento acerca da Astronomia, assim como os demais ramos
da ciência, não deve ser considerado pronto. Durante a história, muitas teorias
que eram consideradas definitivas foram abandonadas com a descoberta de
novos fatos que elas não puderam explicar. Hoje, pode-se estar tão distante da
resposta a perguntas sobre o Universo como os pensadores que imaginavam a
Terra como sendo o casco de um barco virado de cabeça para baixo, com os
limites circundados pelo mar.
A astronomia está em constante evolução e o avanço tecnológico tem
possibilitado a construção de equipamentos que vasculham, de maneira jamais
realizada, desde astros mais próximos da Terra até os recantos mais afastados
do Universo. Isso tem possibilitado a coleta de grande quantidade de dados e a
produção de novos conhecimentos. Com frequência, jornais diários, revistas de
divulgação científica e sites da Internet têm publicado novas descobertas nos
vários campos da astronomia.
Apesar da importância do tema, esse ainda é um assunto pouco
discutido nas escolas brasileiras. Um passo para mudar esse cenário foi dado
pelo Governo do Estado do Rio de Janeiro, ao incluir astronomia/cosmologia
em seu currículo mínimo (anexo IV) do ensino médio. Porém, durante a
execução desse trabalho, foi possível constatar o despreparo dos docentes em
relação a esse assunto.
Em seu currículo mínimo, o Governo do Estado do Rio de Janeiro
propõe que o assunto seja tratado em um bimestre. O tempo utilizado para a
aplicação desta proposta foi de três aulas geminadas. Esse tempo foi
considerado insuficiente, pois diversos assuntos foram tratados com menos
importância do que mereciam para que fosse possível contemplar outros
assuntos. Portanto, um ponto deste trabalho que merece ser reconsiderado é o
tempo de aplicação da proposta, sendo um bimestre letivo um período razoável
para o desenvolvimento do mesmo.
A pesquisa objetivou avaliar a atitude dos alunos frente ao ensino de
física. Sarabia (2000, p. 170) salienta várias formas de avaliar e/ou qualificar a
atitude. De acordo com ele, a linguagem e as ações manifestas das pessoas
54
são as ferramentas mais eficazes para poder ter acesso e avaliar as atitudes
dos demais.
A turma onde a proposta foi aplicada não havia tido contato anterior
com o tema. De modo geral, demonstraram bastante interesse no assunto. A
curiosidade foi uma constante durante e após a aplicação da proposta. Para
avaliar se houve mudança de atitude dos alunos, após a aplicação da proposta,
uma entrevista foi feita com quatro alunos, previamente selecionados. O
comportamento foi o critério para a escolha dos discentes.
Ainda de acordo com Sarabia (2000, p.172), na escola as atitudes
podem ser avaliadas principalmente a partir do comportamento e atendendo às
respostas dos indivíduos diante da mensagem persuasiva; noutras palavras,
trata-se de avaliar se os alunos aprenderam as atitudes, observando se
manifestam de fato os comportamentos que se pretendia lhes ensinar, como,
por exemplo, se um aluno que normalmente se mostrava retraído e calado
modifica o seu comportamento demonstrando uma maior participação e
cooperação com seus colegas nas tarefas de grupo. Portanto, por meio da
análise das respostas da entrevista, é possível dizer que houve fortes indícios
de mudança atitudinal por parte dos alunos.
A entrevista propiciou a observação de mudanças comportamentais
como, por exemplo: procura voluntária de livros de informação, interesse em
participar ativamente de um projeto, contribuição para discussões em grupo,
fazer perguntas pertinentes, interesse científico através de leituras, sentir
prazer em realizar as atividades em sala e outras atividades em casa (como
leituras), etc.
Porém, ainda que a pesquisa tenha obtido êxito, alguns aspectos da
proposta poderiam sofrer alterações, a fim de tornar a experiência mais
prazerosa. A utilização de experimentos em sala de aula é uma boa
metodologia, pois possibilita aos alunos momentos únicos de contato prático
com a matéria que está sendo lecionada. É importante considerar que a
utilização da experiência como forma de aprendizagem é uma metodologia de
ensino válida, pois instiga os alunos a buscarem e relacionarem o conteúdo
aprendido com o experimento que está sendo exposto pelo professor. Assim,
nas próximas investigações, o projeto será aperfeiçoado, tanto com relação ao
tempo quanto a utilização de atividades experimentais.
55
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59
ANEXOS
60
ANEXO I
61
Projeto didático para trabalho de conclusão de curso
Visões do céu
No passado da região onde hoje se situa a América Latina, os incas
constituíram um grande império, com uma cultura muito elaborada.
Assim, como em outras culturas do mundo antigo, tinha-se ali um bom
conhecimento do céu, representado principalmente nas atividades religiosas,
ainda que não desprovido de sentido prático. Grande parte das cerimônias
estava relacionada com agricultura e, entre os objetos celestes, o Sol era a
principal divindade reverenciada. As festas mais importantes aconteciam em
junho, no solstício de inverno no hemisfério sul, quando a duração da noite é a
mais longa do ano, e em dezembro, no solstício de verão, quando a duração da
62
noite é a mais curta do ano. Até hoje, a predominância de imagens do Sol na
arte andina tem a ver com aquele passado glorioso.
A excelente qualidade visual do céu andino permitiu aos incas
estabelecerem o conceito de constelações escuras, zonas negras dentro do
conjunto brilhante da Via - Láctea, diferentemente da maioria dos povos, que
as nomeavam de acordo com os grupamentos de estrelas. Nas manchas, eles
viam diversas figuras representativas de animais, como a serpente, a perdiz e a
lhama, animal de grande importância na cultura andina.
Para os antigos egípcios, a Astronomia, além de ter caráter prático
ligado à contagem do tempo, correspondia a uma visão de mundo relacionada
ao rio Nilo, em torno do qual eles desenvolveram sua cultura. Seu modelo de
universo era o de uma caixa comprida e estreita, com o lado mais longo
acompanhando a direção do rio. A tampa da caixa era o céu, onde brilhavam
as estrelas sustentadas pelos deuses. Essa tampa estava apoiada em
montanhas, e correndo por trás delas havia um enorme rio, do qual o Nilo era
afluente. Diariamente, o Sol e a Lua eram transportados nesse rio, do leste
para oeste, por enormes barcos, e o caminho inverso era feito em um rio
subterrâneo. Os eclipses solares e lunares eram explicados por ataques que os
dois astros sofriam de serpentes que habitavam esses rios. No verão, em
63
virtude das inundações, o rio saía do leito, fazendo com que o sol ficasse mais
alto no céu.
Entre as diferentes tradições que contribuíram para a atual construção
da compreensão do céu, uma das mais influentes foi a do pensamento da
Grécia antiga, particularmente entre os séculos VI e V a.C.
No século VI a.C., o grego Anaxímenes pensava nas estrelas como se
estivessem presas a uma esfera de cristal que girava em torno da Terra. Não
devemos estranhar essa teoria, pois a impressão que temos quando
observamos as estrelas girando no céu é que, de fato, estão fixas e distribuídas
nele, formando uma superfície curva. A “esfera das estrelas fixas” foi uma ideia
tão plausível que passou a fazer parte das explicações sobre o universo até
início dos tempos modernos, nos últimos séculos.
O filósofo grego Platão propôs que o Universo era esférico e que todos
os movimentos celestes eram perfeitos: circulares e uniformes. Essa idéia
estética, mais poética que científica, representou para os astrônomos gregos
um difícil problema, pois elaborar um sistema que descrevesse os movimentos
dos planetas como realmente observados no céu – que não são circulares e
uniformes – e satisfazem essa exigência foi uma tarefa de quase dois séculos.
64
A
busca
por
nosso
lugar
no
espaço
–
geocentrismo
e
heliocentrismo
Muitos modelos de Universo foram elaborados pelos antigos filósofos
gregos até chegar ao mais completo conhecido na antiguidade: o de Claudius
Ptolomeu (90 d.C. – 168 d.C.), filósofo grego que viveu em Alexandria, no
Egito. Em seu tratado de Astronomia, Ptolomeu descreve a Terra como sendo
esférica e imóvel, localizada no centro do Universo, com todo o cosmos girando
em torno dela a cada 24 horas. Cada astro tinha uma órbita circular, em ordem
de distância da Terra: Lua, Mercúrio, Vênus, Sol, Marte, Júpiter, Saturno e, por
fim, a esfera das estrelas.
Entretanto, essa teoria sobre o Universo não era suficiente para explicar
todos os movimentos no céu que os astrônomos observavam. Para dar conta
da complexidade dos movimentos planetários, o astrônomo e matemático
grego Hiparco (190 a.C.- 126 a.C.) desenvolveu a ideia dos epiciclos,
circunferências adicionais, de raio menor que o da órbita do planeta e com seu
centro localizado sobre essa órbita. No entanto, Hiparco só aplicou os epiciclos
para as órbitas do Sol e da Lua, tendo Ptolomeu generalizando para os demais
planetas. Complicado? Basta pensar numa roda-gigante. Enquanto ela gira, as
gôndolas penduradas nela precisam também girar, para que as pessoas dentro
não fiquem de cabeça para baixo. E esse conjunto de círculos associados a
círculos (chamados de epiciclos e deferentes) era razoavelmente eficiente para
explicar e prever os movimentos celestes, de forma que passou quase quinze
séculos sem ser questionado seriamente.
Mas isso não duraria para sempre. No século XV, as ideias do monge
polonês Nicolau Copérnico (1473-1543), passaram a ser levadas em conta
como alternativa à ideia de Ptolomeu. Para Copérnico, o Sol era o centro do
Universo e todos os planetas estavam presos a esferas cristalinas que giravam
ao seu redor. Essa visão do Universo acabou substituindo, após algum tempo,
a de Ptolomeu.
O sistema de Universo proposto por Ptolomeu é conhecido como
geocêntrico (a Terra, geo em grego, no centro) e o de Copérnico como
heliocêntrico (o Sol, hélios em grego, no centro).
65
No modelo copernicano, a distância entre os planetas e o Sol estava
relacionada à velocidade de giro das esferas. Assim, a esfera de Mercúrio,
mais próxima do Sol, tinha a maior velocidade, e o último dos planetas
conhecidos até aquela época, Saturno, movia-se com a menor velocidade de
todos os planetas. A última esfera, a das estrelas, permanecia imóvel.
A mudança da teoria ptolomaica para a copernicana não tinha razões
cientificas experimentais, mas, sobretudo, razões de ordem espiritual e
estética. A “grande simplicidade” do modelo copernicano, com a velocidade das
esferas aumentando de fora para dentro, era “agradável ao espírito” e junto
com outra característica do modelo, a simetria, seria prova da existência de
Deus como criador do Universo.
O sistema heliocêntrico de Copérnico não era tão mais simples que o de
Ptolomeu,
porque
também
usava
as
complicadas
combinações
de
circunferências e epiciclos, mas sem dúvida abriu caminho para visões
estruturalmente mais modernas, no fim do século seguinte, com os trabalhos
66
do astrônomo dinamarquês Tycho Brahe (1546-1601), do astrônomo e
matemático Johannes Kepler (1571-1630), do astrônomo e matemático italiano
Galileu Galilei (1564-1642) e do físico e matemático inglês Isaac Newton (16431727).
A esfera celeste, constelações e os planetas
Numa noite sem nuvens, identificamos no céu uma grande quantidade
de estrelas que parecem estar distribuídas na superfície de uma esfera que
envolve a Terra: a esfera celeste. Porém, não existe uma esfera limitando o
Universo nem esferas de cristal com estrelas presas nela, como pensavam
alguns povos. Na verdade, quase todos os astros que podemos observar estão
a distâncias tão grandes que não conseguimos ter noção de profundidade; é
como numa fotografia, em que todos os objetos parecem estar no mesmo
plano, embora estejam a diferentes distâncias da câmera fotográfica. Assim, as
estrelas parecem estar todas a uma mesma distância sobre uma esfera que
envolve a Terra.
Observando o céu ao longo da noite, podemos verificar que, com o
passar das horas, novas estrelas surgem no horizonte leste, enquanto outras
desaparecem no horizonte oeste, de forma que todo o céu parece girar ao
redor da Terra. Devido a esse movimento aparente do céu ao redor da Terra,
durante séculos, diversos povos acreditaram que era o céu que se movia.
Existe, porém, dois pontos da esfera celeste que realmente “não se movem”,
nem aparentemente: o pólo celeste sul e pólo celeste norte, que são os pontos
onde, costuma-se dizer, “o eixo de rotação da Terra fura a esfera celeste”.
A constância do céu, com as estrelas mantendo suas posições umas em
relação às outras, permitiu o surgimento da ideia de constelações,
agrupamentos
de
estrelas
que
formam
figuras
imaginárias
no
céu.
A palavra “constelação” etimologicamente significa “estado do céu”. Muitos
povos antigos projetaram e registraram suas lendas no céu por meio das
constelações.
67
Constelação de escorpião
Atualmente, as constelações compreendem 88 regiões do céu, definidas
pela União Astronômica Internacional. Assim, um mapa das constelações
apresenta alguma semelhança com um mapa geográfico terrestre em que
estão representados países e cidades. Com a informação de que, por exemplo,
a estrela Antares está localizada na constelação de Escorpião, é mais fácil
achá-la no céu.
Para cada estação do ano, existe um grupo de estrelas, sempre visíveis
no céu noturno. No hemisfério Sul, é o caso da constelação de Órion, no céu
noturno de verão, e da constelação de Escorpião, no céu de inverno.
Entre os astros observáveis no céu noturno, além da Lua, há cinco
outros que não se comportam da mesma maneira que os demais. Enquanto
todos os outros parecem manter suas posições relativas em uma configuração
fixa, esses cinco se movem entre os outros e por isso recebem o nome de
planetas, que significa errantes.
Esses cinco corpos celestes não são estrelas e encontram-se muito
mais próximos de nós do que elas. Essa proximidade faz com que seu
movimento aparente, projetado contra o fundo das estrelas “fixas”, seja o
68
resultado da combinação dos movimentos dos próprios planetas com o
movimento relativo da Terra. São cinco planetas que podem ser observados a
olho nu e que, no século XVII, já eram conhecidos: Marte, Vênus, Mercúrio,
Júpiter e Saturno. Outros dois planetas, Urano e Netuno, foram identificados
mais tarde, além de milhares de objetos menores existentes no Sistema Solar.
A determinação do movimento característico dos planetas requer uma
observação prolongada do céu; é ao longo de dias, ou mesmo de semanas,
dependendo do planeta, que podemos verificar seu deslocamento contra o
fundo das estrelas.
Esse deslocamento, visto aqui da Terra, ocorre, na maior parte do
tempo, de oeste para leste, ainda que Marte, Júpiter e Saturno, algumas vezes,
pareçam estacionar no céu e, depois, mover-se em sentido oposto. Isso pode
ser explicado considerando a combinação do movimento do planeta com o da
Terra. Como a Terra tem um período de translação menor do que os planetas
exteriores, quando ela ultrapassa um desses planetas em seu movimento de
translação, tem-se a impressão de que o planeta está “andando atrás”, como
um avião visto de um automóvel.
A visão moderna do sistema solar
O modelo de Ptolomeu, que imaginava a Terra no centro do universo,
com tudo o mais girando ao redor dela, foi dominante desde o início da era
cristã até a Renascença, quando Copérnico propôs outra concepção, com o
Sol no centro e os demais astros circulando ao redor dele.
O astrônomo dinamarquês Tycho Brahe (1546-1601) foi o maior
astrônomo de seu tempo. Muito rico e um encrenqueiro de primeira (conta-se
que perdeu o nariz, substituído por uma prótese metálica, após um duelo
disputado por uma discordância sobre uma equação matemática), o homem
construiu na ilha de Hven o mais suntuoso observatório da época, Uraniborg.
Lá, durante muitos anos, ele fez as medições mais exatas jamais vistas.
Na mesma época, Johannes Kepler (1571-1630), matemático e
astrônomo alemão, buscava explicações para a estrutura do Universo e
apresentou suas conclusões publicando o livro Mistérios do universo, que
continha idéias equivocadas. Mais tarde, ele mesmo se encarregou de corrigir
69
sua proposta, trazendo então uma contribuição notável à astronomia e à
ciência em geral.
O trabalho de Kepler, mesmo que equivocado e depois renegado por ele
próprio, não foi de todo inútil, porque lhe valeu um convite para trabalhar com
Tycho Brahe no estudo da órbita de Marte. O dinamarquês sabia o quanto era
árdua a tarefa de determinar essa órbita, pois sendo um dos planetas mais
próximos da Terra, sua trajetória já era bastante conhecida e não se encaixava
em nenhuma das previsões feitas pelos modelos de universo existentes.
Resultado: a despeito de sua genialidade, Kepler levou oito anos para decifrar
o enigma, que cobrou do astrônomo alemão o sacrifício da única coisa que
unia os conceitos cosmológicos de então: a esfera.
Em seus estudos, Kepler descobriu que as órbitas dos planetas não
eram exatamente circulares, mas elípticas. Ao observar que os planetas são
mais rápidos em suas órbitas quando ficam mais próximos do Sol, percebeu
que o dogma existente entre os estudiosos de sua época, de que os
movimentos dos planetas eram circulares e uniformes, era um equívoco.
Enquanto Kepler desvendava os mistérios cósmicos, Galileu Galilei
também se preocupava com as coisas do céu, construía uma nova física das
coisas da Terra, substituindo a mera especulação pela procura de causas
físicas dos fenômenos.
Embora não tenha inventado a luneta, como alguns dizem, o italiano foi
um dos grandes responsáveis pelo aperfeiçoamento desse aparelho. Foi
também o primeiro a realizar observações astronômicas sérias com ele. Um
novo universo, invisível a olho nu, se revelou.
Galileu descobriu, por exemplo, ao examinar o planeta Júpiter, que este
era cercado por quatro pequenos satélites que giravam em torno dele – logo
nem tudo orbitava a Terra como acreditavam Aristóteles e Ptolomeu. Além
disso, Galileu viu que a superfície da Lua não era lisa, mas recoberta de
montanhas e crateras, o que mostrava que os corpos celestes não possuíam a
perfeição a eles atribuída. Observou também manchas no Sol, novas estrelas e
os anéis de Saturno.
As observações de Galileu não constituíam prova da teoria de
Copérnico, mas ajudaram a abalar a crença na “perfeição e imutabilidade” do
cosmos, além de mostrar que havia outro centro de rotação além da Terra.
70
Tudo isso contrariava os dogmas da época, denunciando crenças falsas e
abrindo caminho para cogitar que o sistema geocêntrico também poderia ser
um equívoco. Por isso tudo, Galileu escreveu um grande tratado que lhe
proporcionou um lugar de honra na história da ciência, mas lhe trouxe também
sérios problemas com o Tribunal do Santo Oficio, a Inquisição, que julgava os
suspeitos de heresia contra os dogmas da Igreja Católica, poderosa instituição
durante toda a Idade Média, e que subscrevia as teses de Ptolomeu; segundo
teólogos da Igreja Católica, a Terra era o centro do Universo, visto que Deus
deveria querer sua criatura, o ser humano, nesse centro.
O responsável por derrubar esse ranço do pensamento aristotélico foi o
britânico Isaac Newton, tecnicamente um sucessor intelectual de Kepler e
Galileu, mas na prática muito mais audaz do que eles. Newton é hoje
considerado por muitos como a mais poderosa mente que já surgiu na ciência,
e não há como ignorar a atuação fundamental desse físico e matemático na
reformulação das bases da astronomia.
Com a teoria da gravitação universal, Newton estabelece uma lei da
natureza que não faz distinção entre o mundo celeste e o mundo terreno. A
mesma gravidade que faz a maçã cair também faz a Lua girar ao redor da
Terra e a Terra girar ao redor do Sol. A Lei da Gravitação Universal pode ser
enunciada da seguinte forma:
“A interação gravitacional entre dois corpos pode ser expressa por uma força
central, atrativa, proporcional às massas dos corpos e inversamente
proporcional ao quadrado da distância entre eles.”
Alonso & Finn, vol 1, pág 396.
É a visão de Newton que dá verdadeiro sentido aos sucessos de Kepler
e Galileu; o alemão e o italiano já haviam feito grandes coisas para explicar o
movimento dos astros e a ação da gravidade terrestre, mas nenhum dos dois
conseguiu costurar tudo e enxergar mais longe, percebendo que o universo lá
fora e o mundo aqui embaixo são ambos partes de um todo, que obedece às
mesmas leis naturais. Modesto e gracioso com seus predecessores, Newton
disse que só conseguiu ver mais longe porque estava “sobre os ombros de
gigantes”.
71
Com esse passo precioso, Newton estabeleceu as bases para a ciência
moderna. Isso, não só por demonstrar seu caráter literalmente universal (que
abarca todos os espaços observáveis pelo ser humano), mas também por criar
um novo formalismo cientifico. Sua obra-prima, chamada Philosophiae
Naturalis Principia Mathematica [Princípios Matemáticos da Filosofia Natural], é
tida como um dos primeiros livros a adotar o rigor e a precisão das narrativas
cientificas modernas. Na função de brilhante pioneiro, Newton fez escola e
lançou os alicerces de um novo modo de fazer ciência.
Atualmente, consideramos que o Sistema Solar é composto pelo Sol,
pelos oito planetas conhecidos e seus satélites, pelos planetas anões, pelos
asteróides e por corpos ainda menores, como meteoróides, gás e poeira
interplanetária.
Nosso lugar no espaço: nem centro nem periferia
A Terra perdeu seu lugar de máxima importância no Universo quando a
revolução na Astronomia, iniciada por Copérnico, mostrou que ela é só um dos
muitos planetas, partilhando com outros o brilho do Sol, único e central, ao
redor do qual tudo girava. Não durou muito para essa outra ilusão desfazer-se
quando os astrônomos revelaram que o Sol era só mais uma estrela entre
tantas outras de uma enorme comunidade, parte da qual pode ser vista como
uma grande faixa de estrelas no céu, a Via-Láctea, denominação que se
estendeu a galáxia em que vivemos!
Já no início do século XVIII, pensadores como o filósofo alemão
Immanuel Kant (1724-1804) levantaram a hipótese de que o Universo era
composto por muitas galáxias, de forma que, assim como nosso Sol é só mais
uma estrela entre muitas na Via-Láctea, esta também seria apenas uma
galáxia entre tantas outras. A investigação dessa hipótese foi feita de fato por
astrônomos experimentais, como o inglês Willian Herschel (1738-1822), que
desde o final daquele século empreenderam um ambicioso projeto de mapear
nossa galáxia, conseguindo situar nela o Sol. Alguns desses astrônomos
pensavam que a Via-Láctea fosse todo o Universo, e consideraram
Andrômeda, só mais tarde identificada como uma galáxia semelhante à nossa,
72
como se fosse uma nuvem de gás e poeira no interior da Via-Láctea,
denominada nebulosa.
Vivemos, enfim, na superfície de um planeta, entre vários, orbitando
uma estrela amarelada, entre bilhões de outras, na face interior de um dos
braços de uma galáxia em espiral, como há bilhões de outras. Nem por isso
estamos na periferia do Universo, que também não tem centro.
Representação artística da Via-Láctea
Levou um bom tempo para que se conhecesse melhor as reais
dimensões de nossa galáxia. É tão grande que foi necessário criar outra
unidade de medida de distância: o ano-luz, correspondente a distância
percorrida pela luz em um ano.
A Via-Láctea tem mais de 100 mil anos-luz de diâmetro, cerca de três
mil anos-luz de espessura na região em que está o Sol, sendo mais espessa
no centro.
A teoria do Big Bang
A famosa teoria do Big Bang, acredite se quiser, nada diz sobre o Big
Bang em si. Ela é extremamente eficiente em explicar como o Universo evoluiu
desde aquele momento singular até hoje, e extrapolações dela permitem
imaginar como o cosmos será daqui a muitos trilhões de anos, mas o chamado
73
instante t = 0, aquele em que tudo começou, permaneceu firmemente postado
além de nossa compreensão.
A razão disso é que nossa física hoje é fraturada em dois grandes
mundos. De um lado, a física quântica, que descreve o funcionamento das
coisas muito, muito pequenas, e explica com precisão o funcionamento de três
das quatro forças conhecidas na natureza: força nuclear forte (que mantém os
prótons no núcleo atômico, apesar da repulsão entre cargas de mesmo sinal),
força nuclear fraca (que explica processos de decaimento radioativo) e a força
eletromagnética (que está ligada aos campos elétricos e magnéticos e às
propriedades da luz).
De outro lado, existe uma força que se recusa a receber tratamento
quântico: a gravidade. Sua melhor explicação teórica hoje vem da teoria da
relatividade geral de Einstein, que interpreta os campos gravitacionais como
curvaturas num espaço-tempo quadridimensional (composto pelas três
dimensões espaciais mais o tempo). Sendo esta a menos intensa das quatro
forças conhecidas (embora seja a que percebemos e compreendemos com
maior facilidade), a gravidade se faz sentir quando trabalhamos com grandes
escalas. Não é a toa que a cosmologia moderna – o estudo do Universo como
unidade – nasceu com a teoria einsteiniana, e os sucessos até hoje na
explicação da evolução do cosmos atestam o grande sucesso das ideias do
físico alemão.
Ocorre que, quando falamos do Big Bang em si, a relatividade não
basta. É preciso incluir também as influências geradas pelas outras três forças
da natureza, descritas pela mecânica quântica. O problema é que essas duas
grandes teorias são incompatíveis entre si. Elas apresentam diferentes
perspectivas a respeito da natureza e suas equações não combinam entre si.
Alguns sucessos parciais no esforço de agrupar a relatividade e a teoria
quântica foram obtidos pelo físico britânico Stephen Hawking (1942-), que
combinou as duas teorias para explicar, por exemplo, como buracos negros
emitem radiação. No entanto, a reunião final de toda a física elementar numa
única teoria ainda não aconteceu, de modo que não é possível compreender
exatamente tudo o que aconteceu no Big Bang. A busca por essa “teoria do
tudo”, que começou com o próprio Einstein, continua, mas, enquanto ela não
74
termina, temos que aceitar que não há arcabouço teórico capaz de nos dizer o
que teria acontecido no momento do Big Bang.
Em compensação, se deixarmos isso de lado, somos brindados com
detalhes riquíssimos sobre a evolução do Universo. Por exemplo, muito antes
que um segundo tivesse decorrido desde o Big Bang, sabemos que o cosmos
provavelmente sofreu um aumento radical de tamanho, numa velocidade maior
que a da luz! Esse processo de crescimento rápido e descontrolado é chamado
de inflação, e foi graças a ele que o Universo não voltou a entrar em colapso
logo no inicio, implodindo sobre si mesmo. Quando a gravidade se deu conta
do que estava acontecendo, era tarde demais para reunir toda a matéria e
energia no ponto em que ela estava originalmente – o Universo havia nascido.
Ainda assim, naquele momento o cosmos estava muito quente,
composto apenas pelas partículas mais simples. Eram os quarks (que hoje
existem como componentes dos prótons e nêutrons), os elétrons e os fótons
(partículas de luz). Àquela temperatura altíssima do inicio do Universo, eles não
conseguiam combinar uns com os outros. A única coisa que ocorreu naquele
momento foi a aniquilação de matéria. Assim como os quarks logo surgiram,
surgiram também os antiquarks (partículas com propriedades em tudo
similares, mas com carga oposta). E para acompanhar os elétrons, surgiram os
antielétrons (também chamados de pósitrons). Quando partículas idênticas de
matéria e antimatéria se encontram, elas se destroem mutuamente, produzindo
fótons (energia). Foi o que aconteceu naquele momento. As partículas estavam
em altíssima temperatura, muito agitadas, e encontravam seu fim ao se chocar
com suas antipartículas equivalentes.
Ao final desse processo de aniquilação mútua, havia um mar imenso de
fótons e umas poucas partículas de matéria que ficaram sem par e foi delas
que o Universo tirou a matéria-prima para construir tudo que apareceu depois.
Note que tudo isso, a inflação e a aniquilação de matéria com antimatéria,
aconteceu antes que decorresse o primeiro segundo.
Até que o primeiro segundo chegou. Conforme a expansão continuava,
agora não mais no ritmo inflacionário, a temperatura geral do cosmos baixava.
Estava em cerca de 10 bilhões de graus Celsius (aproximadamente mil vezes a
temperatura no centro do Sol) quando os quarks remanescentes conseguiram
começar a se juntar em prótons e nêutrons. E, durante cerca de três minutos, o
75
Universo iniciou o processo de fabricação de seus principais elementos
químicos. Nessa fase, os prótons e os nêutrons começaram a se grudar
formando os primeiros núcleos atômicos. Esse processo, conhecido como
fusão nuclear, fabricou muitos núcleos de hélio e alguns de lítio. Mas três
minutos depois a expansão já havia diluído suficientemente o conteúdo do
cosmos para interromper o processo. Resultado: de todos os prótons recémformados pelos quarks que sobraram da aniquilação, apenas 25% foram
“reprocessados” pela fusão para formar hélio e lítio. Cerca de 75% deles
permaneceram intocados, compondo a principal matéria-prima do Universo em
evolução: o hidrogênio. Trata-se do núcleo mais simples, composto por um
único próton, com ou sem nêutron para acompanhá-lo.
Dali em diante, não iria acontecer muita coisa imediatamente. O cosmos
continuaria se esfriando, como um mar de elétrons, fótons e núcleos atômicos
livres. A ação só voltaria a se intensificar em cerca de 300 mil anos. A
temperatura universal baixou para cerca de 3000°C, e a essa altura, os
elétrons não estavam tão agitados a ponto de escapar da atração
eletromagnética exercida pelos núcleos atômicos. Nesse momento, começam a
surgir os primeiros átomos estáveis.
Quando isso aconteceu, foi um ato de libertação para os fótons daquele
mar primordial de partículas. Os fótons deixaram de perturbar os elétrons e
passaram a circular livremente pelo cosmos. Diz-se que o Universo tornou-se
“transparente”, e esses fótons primordiais são exatamente os que são
detectados na radiação cósmica de fundo, na forma de microondas.
Hoje, observações detalhadas dessas microondas nos dão informações
importantes para explicar como tudo começou. Foi principalmente a partir delas
que conseguimos estimar com muita precisão em que momento do passado
aconteceu o Big Bang. De acordo com observações feitas pela Sonda
Wilkinson de Anisotropia Microondas, o Universo tem cerca de 13,7 bilhões de
anos. E o fato de que a radiação vem de todas as direções ajuda a esclarecer
um engano muito comum: pensar que o Big Bang foi uma explosão no sentido
convencional, de onde a matéria e a energia se espalham por um espaço vazio
previamente existente. Não é nada disso! Na verdade, o Big Bang aconteceu
em todo o Universo, inclusive no lugar em que você está agora. Ocorre que o
lugar em que você está agora, 13,7 bilhões de anos atrás, era muito menor, e
76
estava compactado junto com todos os outros lugares do Universo atual. A
melhor forma de visualizar esse efeito é imaginar que o Universo inteiro fosse
uma a superfície tridimensional de uma bexiga. Você pode pintar vários
pontinhos nesse balão, e, ao inflá-lo, notará que os pontos se afastam uns dos
outros – como as galáxias se afastam umas das outras -, mas o Universo
continuará sendo o que sempre foi, a superfície da bexiga. Ocorre que agora
ela está mais esticada, inflada, de modo que as distancias entre os objetos são
maiores. O fato de que a radiação cósmica vem de toda parte ajuda a entender
que o Big Bang aconteceu em toda parte!
Essas microondas originárias de quando o Universo tinha apenas 300
mil anos também nos dão pistas do que viria depois. Isso porque a radiação é
muito homogênea em todas as direções, denotando hoje a temperatura de
cerca 2,73 Kelvin (cerca de 270 graus Celsius negativos), mas não
exatamente; há pequeninas variações, que indicavam uma distribuição
ligeiramente heterogênea lá no começo, provavelmente, antes da era
inflacionária. Foi dessas “sementes” mais densas que nasceram as primeiras
galáxias. A diferença de densidade “facilitou” o trabalho da gravidade mais para
frente, repartindo o Universo em regiões relativamente mais ricas em
hidrogênio, hélio e lítio, e outras quase completamente vazias.
Via - Láctea: nascimento, vida e morte das estrelas
Enquanto o ser humano acreditou estar no centro do Universo, não
havia tanta curiosidade em saber por que razão lá estavam, pois dizia-se que
era vontade de Deus. No entanto, como hoje nos vemos junto a uma pequena
estrela, entre bilhões de outras, de determinada galáxia, também entre bilhões
de outras, queremos saber como viemos parar aqui e como tudo começou.
A investigação sobre a origem e evolução do Universo depende de
conhecermos uma grande variedade de astros, podendo fazer hipóteses de
que alguns dos objetos astronômicos são mais recentes, outros mais antigos,
e, dessa forma, imaginar uma sequência evolutiva.
Entretanto, para que se possa classificar as estrelas, é preciso conhecer
seu brilho real, pois o que observamos aqui na Terra é o brilho aparente, que
77
depende da distância entre a Terra e a estrela. Para isso, inventou-se uma
forma de medir distâncias interestelares chamada método da paralaxe.
Além disso, é preciso saber quais substâncias constituem as estrelas e
qual a temperatura de seu interior e de sua superfície. Mas como saber de que
são constituídas e que temperaturas têm se estão a enormes distâncias?
Felizmente, é possível utilizar uma técnica conhecida há mais de um século:
decomposição, em um prisma, da luz recebida das estrelas e comparando-as
com a decomposição da luz de vapores de substâncias incandescentes
conhecidas aqui da Terra. Com essa técnica, uma série de linhas
características, que constituem a “impressão digital” do elemento químico
analisado.
(1) Espectro continuo
(2) Espectro solar e espectros de emissão de sódio, hidrogênio e cálcio
78
No início do século XX, a partir de estudos na área de física quântica,
esses espectros luminosos foram relacionados com a estrutura atômica e com
as transições de estado de elétrons, de um nível quântico para outro, em
diferentes átomos.
O físico alemão Max Plank (1858-1947) propôs que a luz se apresenta
em pequenos “pacotes de energia”, os quanta de luz, também denominados
fótons. Esses fótons são partículas de luz, portanto, partículas sem massa,
compostas apenas por energia.
O físico dinamarquês Niels Bohr (1885-1962) criou um modelo atômico
em que os elétrons (negativos) giram ao redor de um núcleo (positivo) com
órbitas definidas a partir de equações matemáticas. Isso significa que o átomo
só pode ter certos valores de energia; dizemos que, nos átomos, os elétrons
têm níveis de energia quantizados.
Bohr, na realidade, criou um modelo para o átomo de hidrogênio, mas a
física quântica foi, em seguida, generalizada para descrever os demais átomos
– tanto formando moléculas independentes, como nos gases, quanto reunidos
em cristais; e utilizada para interpretar o infinitesimal domínio dos núcleos
atômicos.
A teoria quântica mostrou que as energias dos átomos podem ter
somente determinados valores, isto é, não variam de forma continua. Esses
valores de energia, discretos, correspondem aos níveis quantizados de energia
dos elétrons. Dessa forma, o fóton que os elétrons emitem ou absorvem, ao
mudarem de um nível para outro, tem energia igual à diferença dos valores de
energia entre os níveis. Quanto maior for à diferença de energia, maior a
energia do fóton emitido ou absorvido, correspondendo à emissão ou absorção
de uma radiação eletromagnética de maior freqüência.
Uma vez que a frequência da luz azul, por exemplo, é maior do que a da
luz vermelha, um fóton de luz azul tem mais energia que um fóton de luz
vermelha e corresponde a um salto de maior desnível energético do que os
saltos correspondentes a luz vermelha. A relação entre a diferença de energia
E e a freqüência f, que define a cor da luz emitida, é E = h . f, sendo h a
constante de Planck8.
8
h = 6,63×10-34J.s
79
Quando um elétron passa do estado de mais baixa energia para um
nível de maior energia, dizemos que está em um estado excitado. Quando volta
para níveis mais baixos de energia, dizemos que o elétron decai.
Um elétron de um átomo pode ser excitado absorvendo um fóton.
Quanto mais quente uma substância está, mais elétrons ocupam níveis nos
estados excitados. Quando esses elétrons decaem para os níveis de energia
mais baixos, emitem a energia que haviam absorvido na forma de fótons, isto
é, de energia radiante, com determinada freqüência. Assim, quanto maior a
temperatura de uma substância, maior é a energia que ele emite, uma vez que
maior é a freqüência dos fótons emitidos ao decaírem. Por isso, estrelas
emitindo luz branco-azulada, de freqüências mais elevadas que estrelas
emitindo luz avermelhada, de freqüências mais baixas.
Um importante exemplo de classificação das estrelas é o digrama H-R,
que as distribui de acordo com suas características de brilho e de cor e nos dá
uma percepção da evolução estelar.
Diagrama H-R
Na segunda década do século XX, dois astrônomos, o dinamarquês
Ejnar Hertzprung (1873-1967) e o norte-americano Henry Russel (1877-1957),
construíram um diagrama, hoje conhecido como diagrama H-R, em que
representaram a luminosidade das estrelas em função de sua temperatura
superficial.
80
No diagrama H-R, cada estrela está representada por um ponto; assim,
as estrelas localizadas na parte inferior, de pouca luminosidade, são de
pequena dimensão, e as localizadas na parte superior são enormes. As
estrelas do lado direito do diagrama são mais vermelhas e mais frias, e as do
lado esquerdo são branco-azuladas e mais quentes.
Estrelas vermelhas têm temperatura superficial de até 4.500 K; desse
valor até 8.000 K suas superfícies são amareladas. Nas estrelas brancas, as
temperaturas da superfície estão entre 8.000 K e 10.000 K; acima desse valor
as estrelas são azuis. Portanto, uma estrela localizada na parte superior
esquerda do diagrama é uma estrela gigante e azul, ao passo que outra,
localizada no canto inferior direito, é vermelha e anã.
A distribuição das estrelas pelo gráfico não é uniforme; elas estão
agrupadas em três conjuntos, por características comuns: um grupo que forma
uma faixa diagonal; outro grupo acima, à direita; e outro abaixo, à esquerda.
As estrelas da faixa diagonal, chamada de seqüência principal,
comportam-se como o previsto: quanto maior a sua temperatura, mais brancoazulada é a sua luz e maior a sua luminosidade. Surpreende, no entanto, que
estrelas avermelhadas – portanto, mais frias – como as localizadas no canto
superior direito, possam emitir tanta energia quanto as mais quentes. Isso só
pode acontecer se forem muito grandes, já que, embora emitam menos energia
81
por unidade de área, acabam por aumentá-la em razão de seu tamanho. Por
isso, as estrelas do canto superior direito são chamadas gigantes vermelhas. O
inverso ocorre com as estrelas da parte inferior esquerda, pois sua cor branca
indica que são bastante quentes, mas, como emitem pouca energia, conclui-se
que são pequenas, sendo por isso chamadas de anãs brancas.
Os estudos mostram que as estrelas se transformam com o tempo,
tendo cor e tamanho dependentes de seu estágio ou idade. A distribuição das
estrelas pelo diagrama H-R é resultado das alterações. O número de estrelas
na seqüência principal, no grupo de gigantes vermelhas ou no grupo de anãs
brancas, é proporcional ao período de suas vidas em que elas mantêm as
características correspondentes a essas posições no diagrama. Essa
compreensão deu início a investigação da evolução estelar.
O diagrama H-R reúne estrelas, corpos que brilham, e é preciso também
perguntar como e por que começaram a brilhar. Ao que todas as observações
e hipóteses passaram a indicar, a formação das estrelas, como de qualquer
outro astro, ocorre a partir de nuvens de gás e poeira, denominadas nebulosas,
e observadas em muitas regiões da galáxia.
As nebulosas têm regiões mais densas que outras, e a matéria aí
concentrada exercem maior atração gravitacional sobre os gases ao seu redor.
Disso resultam globos gasosos, que se contraem por gravitação, dando origem
a estrelas, cuja evolução posterior depende unicamente da massa desses
globos iniciais.
Com a contração do globo gasoso, que é a queda gravitacional sobre si
mesmo, sua temperatura vai aumentando e pode atingir valores suficientes
para desencadear reações nucleares no centro da futura estrela. No entanto,
se a massa da nuvem de gás for inferior a um décimo da massa do Sol, a
contração não produzirá temperaturas suficientes para ocorrerem reações
nucleares, e o globo não se converterá em estrela. De pequenos fragmentos de
nebulosas, insuficientes para dar origem a estrelas, podem surgir planetas.
O combustível das estrelas: a formação dos elementos
A fabricação dos elementos químicos (ou nucleossíntese, como é
chamada) começou com o Big Bang, mas o mundo não seria como
82
conhecemos se só houvesse hidrogênio, hélio e lítio, pois a vida, como a
conhecemos, é baseada em compostos complexos estruturados em cadeias de
carbono. Felizmente, a arquitetura das estrelas permite a elas completarem o
serviço da “grande explosão”. Foi no núcleo das primeiras estrelas que
apareceram os primeiros átomos mais pesados, como carbono, oxigênio e
ferro.
A fusão se dá no interior das estrelas primeiro usando o hidrogênio
como combustível. Ao fim de milhões ou bilhões de anos (dependendo do porte
da estrela: quanto mais massa, mais rápido ela gasta combustível), o
hidrogênio se torna escasso e ela passa a fundir hélio, convertendo-o em
carbono; dali, o carbono será fundido em átomos diversos, como neônio,
oxigênio, sódio e magnésio. Finalmente, se tiver massa suficiente, a estrela
fundirá esses átomos em ferro.
A fusão é uma maneira que as estrelas encontram para defender sua
estabilidade. Ao fundir elementos em seu núcleo elas produzem uma pressão
de radiação na direção de dentro para fora, que compensa a pressão exercida
por sua própria gravidade, de fora para dentro. Ocorre que, quando se chega a
átomos ferro, há um impasse: o processo de fusão desse elemento não produz
mais energia, ao contrário, exige que mais energia seja depositada no
processo – energia que a estrela já não tem de onde tirar. Como resultado, o
astro já não consegue equilibrar a própria gravidade, implode.
Se sua massa for algumas vezes maior que a do Sol, ela explodirá na
forma de uma supernova, que apesar de parecer uma nova estrela, trata-se de
um astro no fim da vida. É como um suspiro final para uma estrela de grande
83
massa. Após esgotar todas as possibilidades de fazer fusão, ela explode suas
camadas exteriores. No instante inicial, ela brilha mais que a galáxia em que
reside. Ao longo de dias e semanas, seu brilho se torna mais intenso do que o
de todas as estrelas de sua galáxia de origem. É um evento literalmente
celestial.
Nesse processo violento são produzidos os elementos mais pesados
que o ferro – é da supernova que vem a energia extra requerida para a
produção de átomos como os de urânio e plutônio. E o espalhamento desses
materiais pelo cosmos após a explosão faz com que aquela região do espaço
seja semeada com todos esses elementos pesados. Com o tempo, uma nuvem
de gás se condensará ali e dará origem a futuras estrelas, que terão
incorporados em si os restos de suas antepassadas.
Foi graças a esse processo que o Sol, uma estrela comum pertencente
à terceira geração de astros desse tipo, formada a cerca de 4,7 bilhões de anos
atrás, obteve seus elementos mais pesados. Da mesma maneira, foi essa
presença marcante que permitiu o surgimento de planetas como a Terra, cujo
interior é rico em ferro.
Com essa assombrosa constatação, a humanidade encontrou um elo
profundo com o Universo. Não fosse por todos esses processos violentos que
têm ocorrido cosmos afora nos últimos 13 bilhões de anos, não haveria como
estarmos aqui. Fecha-se o elo entre a busca humana por origens e a própria
história do Universo. Como gostava de dizer o astrônomo e divulgador de
ciência norte-americano Carl Sagan, “somos todos poeira das estrelas.
84
Sugestões de leitura
CINIATO, R. O que é astronomia.5ª ed. São Paulo: Brasiliense, 1987.
GLEISER, Marcelo. A dança do universo: dos mitos de criação ao Big Bang.
São Paulo: Companhia das Letras, 1997.
GONICK, L; HUFFMAN, A. Introdução ilustrada à Física. São Paulo: Editora
Harbra, 1994.
GUERRA, Andréia [et al].Galileu e o nascimento da ciência moderna.São
Paulo: Atual, 1999.
KERROD, Robin. Fique por dentro da astronomia.São Paulo: Cosac Naify,
2001.
KRAUSS, Lawrence M. A física de Jornada nas Estrelas – Star Trek, tradução
de Eduardo Teixeira Nunes. São Paulo: Makron Books, 1996.
MARTINS, L.C. O Universo: teorias sobre sua origem e evolução. 3ª ed. São
Paulo: Moderna, 1995.
MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. Nascimento, vida e morte das estrelas:
a evolução estelar. Petrópolis: Vozes, 1995.
MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. Kepler – a descoberta das leis do
movimento planetário. São Paulo: Odysseus, 2003.
SAGAN, Carl. Cosmos, tradução de Ângela do Nascimento Machado. Rio de
Janeiro: Francisco Alves, 4ª edição, 1983.
85
Bibliografia
ALONSO, Marcelo; FINN, Edward J. Física: um curso universitário. Trad.
Giorgio Moscati – São Paulo: Edgard Blucher, 1972. Tradução de:
Fundamental University Physics.
COHEN, Bernard I. O Nascimento de uma Nova Física. Trad. Maria Alice
Gomes da Costa. Lisboa: Gradiva, 1988. 305 p. Tradução de: The birth of a
new Physics.
COUPER, Heather; HENBEST, Niegel. A história da astronomia. Trad.
Henrique Monteiro. São Paulo: Larousse do Brasil, 2009. Tradução de The
history of astronomy.
GILMORE, Robert. Alice no país do quantum: a física quântica ao alcance de
todos. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 1998.
GREENE, Brian. O Universo elegante: supercordas, dimensões ocultas e a
busca da teoria definitiva. São Paulo: Companhia das Letras, 2001.
HAWKING, Stephen W; MLODINOW, Leonard. Uma nova história do tempo,
tradução de Vera de Paula Assis. Rio de Janeiro: Ediouro, 2005.
HAWKING, Stephen W. O universo numa casca de noz, tradução de Ivo
Korytowski. São Paulo: Mandarin, 2001.
MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. Nascimento, vida e morte das estrelas:
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RESNICK, R.; EISBERG, R. Física quântica: átomos, moléculas, sólidos,
núcleos e partículas. Rio de Janeiro: Campus, 1994.
86
Hipertextos Nacionais
http://astro.if.ufrgs.br/vialac/centro.htm
Acesso 07/05/2012
http://resulmocientifico.blogspot.com.br/2011/04/via-lactea-no-universo.html
Acesso 07/05/2012
http://stoa.usp.br/fap0181/files/193
Acesso 07/05/2012
http://mail.colonial.net/~hkaiter/life_cycle_of_a_star.htm
Acesso 08/05/2012
http://www.on.br/site_edu_dist_2011/site/index_ee.html
Acesso 10/05/2012
http://www.on.br
Acesso 10/05/2012
87
ANEXO II
88
Projeto didático para trabalho de conclusão de curso
Questionário:
1) Para onde vão o Sol, a Lua e as estrelas nos períodos em que não estão
visíveis no céu?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
2) Como esses astros ficam “lá em cima” sem cair “aqui no chão”?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
3) Como é o formato da Terra e em que partes dela ou próximas a ela se
situariam, no mesmo instante, o Brasil, o Japão, a Lua, o Sol e as estrelas?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
89
ANEXO III
90
ROTEIRO DE ENTREVISTAS
1- Há algumas semanas realizamos uma atividade didática diferenciada. O
que foi mais marcante para você? Faça alguns comentários.
2.a - Você se recorda que o texto utilizado fazia referências a episódios da
história da ciência? Você se recorda de algum?
2.b- Faça comentários sobre a utilização da história da ciência nos textos do
material didático, justificando suas posições.
3- Normalmente astronomia não é tratada no ensino médio. Faça um
comentário sobre o tema do trabalho desenvolvido.
4- Faça agora um comentário sobre a forma como o trabalho foi
desenvolvido com a turma.
5- Você destacaria algum assunto tratado durante a aplicação da proposta
que tenha lhe chamado mais a atenção?
6- Faça um comentário geral sobre o material didático e sobre a dinâmica
como um todo. Quais os elementos – história e dinâmica – você
destacaria?
91
ANEXO IV