A IMPORTÂNCIA DA HISTÓRIA DA CIÊNCIA COMO AUXILIAR NA COMPREENSÃO DO PENSAMENTO ABSTRATO

A IMPORTÂNCIA DA HISTÓRIA DA CIÊNCIA COMO AUXILIAR NA COMPREENSÃO DO PENSAMENTO ABSTRATO

Celso Luis Soares dos Santos Sobrinho

Universidade do Grande Rio – UNIGRANRIO – Duque de Caxias – Rio de Janeiro – celsoluissobrinho@yahoo.com.br

Nelson Lage da Costa

Universidade do Grande Rio – UNIGRANRIO – Duque de Caxias – Rio de Janeiro – nelsonlage@ig.com.br

Wilma Clemente de Lima Pinto

Universidade do Grande Rio – UNIGRANRIO- Duque de Caxias – Rio de Janeiro - wilma.clemente@unigranrio.com.br

Zenildo Buarque de Morais Filho

Universidade do Grande Rio – UNIGRANRIO- Duque de Caxias – Rio de Janeiro - zenmorais@ig.com.br

Resumo:

Neste trabalho, destaca-se a importância da História da Ciência como o principal apoio tanto para discentes como para professores no que se refere à compreensão do pensamento abstrato, tão necessário ao entendimento de vários assuntos tratados pelas ciências naturais (química, física e biologia) de qualquer nível de ensino. É apresentada ainda uma explicação didática destinada a produzir uma aprendizagem significativa para assuntos que necessitam de uma análise sub-microscópica. Defende-se ainda, nesta proposta uma perspectiva de aproximação dos futuros docentes com os elementos legitimadores da pesquisa científica.

Palavras chave: História da ciência, análise sub-microscópica, aprendizagem.

Introdução

Um grande problema para os professores das ciências naturais de qualquer nível de ensino é apresentar uma explicação didática que produza no discente uma aprendizagem significativa para assuntos que necessitam de uma análise em níveis atômicos. Em relação à química, segundo Johnstone (1982), os assuntos que mais necessitam dessa análise sub-microscópica (De Jong & Taber, 2007), pois utilizam a abstração são: atomística, ligações químicas, interações intermoleculares, estudo dos gases, reações químicas, dentre outros.

Na maior parte dos casos, os professores não se preocupam com o fato de que nem ele, nem o discente, nunca viram o objeto de estudo a que se refere. De acordo com, De Jong, & Taber (2007), “os alunos freqüentemente apreciam o conceito de átomo ainda que de modo vago, e tendem a considerá-los como esferas sólidas.” Dessa forma, reflete-se que a história da ciência ajuda muito, tanto ao professor quanto ao discente, a entender melhor o pensamento abstrato.

Entende-se, assim como Almeida (2008), que ao passar por um processo de educação científica voltado para a pesquisa, o professor dará início a construção da sua identidade docente e a legitimação da sua autonomia intelectual sustentada pelas diversas correntes epistemológicas que validam as teorias científicas. Acredita-se, desse modo, que o transporte da história da ciência para a sala de aula, fazendo-se uso de variadas formas, desde a discussão de problemas pelos quais os cientistas de cada época tiveram que enfrentar até a reprodução por meio de experimentos ou softwares de suas engenhosas soluções ou tentativas, auxiliará o discente na construção do conhecimento e principalmente, dará sentido ao seu objeto de estudo.

Neste artigo, objetiva-se que o assunto modelos atômicos seja um exemplo representativo de um tema da disciplina química em que a abstração está intrínseca, buscando-se mostrar que a apresentação deste tema, auxiliado pela história da ciência, é o caminho mais adequado para a realização de uma aprendizagem significativa.

Metodologia

A metodologia sugerida consiste do planejamento e aplicação de variados recursos em salas de aula, propostas para alunos da 1ª série do ensino médio, versando sobre o tema: Evolução de Modelos Atômicos. Sugere-se o emprego dos seguintes recursos: aula em sala de vídeo; experimentação como recurso didático; aula expositiva com realização posterior de seminários temáticos. Propõe-se ainda a realização de avaliações, para que se tenha um referencial quantitativo do aproveitamento dos discentes a cada aula lecionada. Sugere-se uma aula a respeito do modelo atômico de Dalton e uma sobre o modelo de Thomson, seguidas de uma avaliação individual e sem consulta na aula subseqüente com 5 questões propostas sobre o tópico.

Realiza-se uma explanação sobre os modelos atômicos de Rutherford e Bohr seguidos da apresentação de seminários temáticos, envolvendo todo o assunto já discutido. Quanto às aulas a serem realizadas, sugestiona-se à utilização variada de recursos disponíveis para que se possa fazer avaliações comparativas de quais instrumentos têm um maior índice de aproveitamento por parte dos discentes. De posse destes resultados, será feita uma análise qualitativa objetivando determinar os pontos positivos e negativos de cada recurso apresentado.

Acredita-se que uma metodologia que se utilize tanto da análise qualitativa, quanto da quantitativa traduza de maneira mais fidedigna os resultados que serão obtidos ao longo desta dissertação. Tal raciocínio é balizado com as palavras de Minayo (1994): “O conjunto de dados quantitativos e qualitativos, porém não se opõe. Ao contrário, se complementam, pois a realidade abrangida por eles interage dinamicamente, excluindo qualquer dicotomia.”

Ao falar de átomos, é importante que o professor discorra sobre os vários modelos que foram propostos do século XIX até o início do século XX (modelo de Bohr), caracterizando-os e mostrando a sua evolução (Usberco & Salvador, 2006; Brady, Russell & Holum, 2002 e Masterton, Slowinski & Stanitski, 1999, dentre outros). Desse modo, o docente pode começar a sua aula a partir do seguinte questionamento: como se chegou à idéia de átomo? Na verdade, a idéia de átomo é oriunda dos filósofos gregos, Leucipo e Demócrito (Guthrie, 1986). Segundo, Chassot (2004), Leucipo “afirmou, já no ano 450 a.C., que forçosamente deveria haver uma partícula tão pequena que não mais poderia ser dividida.” No entanto, a concepção de um modelo atômico científico é formada por John Dalton, no início do século XIX. (Russel, 2004). Pergunta-se, então: por que Dalton retomou a idéia de átomo como a menor parte da matéria?

Dalton era um amante da meteorologia. De acordo com Thacray (2007), “Seus registros diários do tempo, [...], iriam formar a base do primeiro livro de Dalton, Meteorological Observations and Essays [Observações e ensaios meteorológicos], de 1793.” E ainda, “Os ensaios incluem [...] idéias sobre a evaporação, que incluem o germe de sua própria teoria atômica química.” E, para seguir adiante em seus estudos, Dalton aceitava a idéia de que a matéria era composta de partículas minúsculas, ou seja era um adepto da teoria corpuscular do inglês Robert Boyle (Strathern, 2002). Além disso, conhecia a lei de Proust ou lei das proporções definidas, proposta em 1788 e teve o seu momento de “eureca” quando percebeu que esta lei poderia ser aplicada a todo tipo de matéria. Surgia assim, a teoria atômica de Dalton e o primeiro modelo atômico proposto, que ao contrário da idéia grega dos átomos, apresentava uma aplicação prática e científica ao explicar os resultados experimentais da lei das proporções definidas (Viana & Porto, 2007).

A apresentação da teoria atômica química de John Dalton pode ser realizada com a apresentação de vídeos que transpassem de modo simplificado, pelo atomismo idealizado na Grécia antiga até o seu surgimento, a partir de seus estudos de solubilidade de gases em água. Mandarino (2002) afirma que o vídeo é o principal instrumento de trabalho com a linguagem audiovisual, ressaltando sua importância no processo de ensino-aprendizagem.

Em meados do século XIX, os cientistas Geissler e Crookes desenvolveram um dispositivo denominado tubo de raios catódicos (Russel, 2004). Este tubo apresentava um eletrodo positivo, denominado anodo e um negativo, denominado catodo e tinha como finalidade “investigar os efeitos de descargas elétricas em gases a baixa pressão” (Russel, 2004).

Para a redução de pressão, era acoplada ao tubo, uma bomba de vácuo. Observava-se que ao aplicar-se uma alta diferença de potencial ao sistema, o vidro na direção do anodo tornava-se incandescente. Interpretou-se que: “o que havia eram emissões de partículas que deixariam o catodo e partiriam para o anodo”, sendo chamadas de raios catódicos que nada mais são do que as partículas conhecidas como elétrons (Brown et al., 2005). A partir do conhecimento deste experimento e de alguns outros feitos, o cientista inglês J. J. Thomson elaborou um novo modelo para o átomo. (Usberco & Salvador, 2006). Segundo, Russel (2004), para Thomson, o átomo seria, então, composto de uma parte positiva, além de uma quantidade de elétrons menores e mais leves.

O modelo de Thomson pode ser explorado através da reprodução do experimento desenvolvido por Geissler e Crookes utilizando um tubo de raios catódicos que pode ser desenvolvido em conjunto com os professores das disciplinas química e física, levando a uma atividade de caráter interdisciplinar. O objetivo inicial é incitar os alunos a argumentarem sobre o fenômeno observado e quais conclusões podem ser tiradas, e só então, num segundo momento explicitar e confrontar as conclusões de J. J. Thomson com as dos discentes, pois a “experimentação pode ser uma estratégia eficiente para a criação de problemas reais que permitam a contextualização e o estímulo de questionamentos de investigação” (Guimarães, 2009).

Experimentos realizados pelos físicos Rutherford, Marsden e Geiger levaram a substituição do modelo de Thomson. (Brady, Russell & Holum, 2002). O experimento consistia do lançamento de um fluxo de partículas alfa emitida pelo elemento radioativo polônio em várias folhas finas de alguns materiais como mica, papel e ouro (Feltre, 2005). O surpreendente foi o espalhamento das partículas alfa que passavam através da folha extremamente fina de ouro. E em 1911, Rutherford conseguiu mostrar o que os resultados experimentais significavam, chegando a demonstrar em 1914 a existência de uma partícula com uma massa muito maior do que o elétron, com carga igual, mas com sinal oposto, ou seja, positiva, a quem deu o nome de próton (Russel, 2004).

Mais tarde, Rutherford concluiu ainda que, os prótons não poderiam estar sozinhos na composição da massa do átomo. E, em 1932, o físico inglês J. Chadwick descobriu uma partícula que tinha massa similar à de um próton, mas que não era carregada eletricamente, denominada de nêutron. (Brady, Russell & Holum, 2002). O modelo atômico de Rutherford representava o átomo como um núcleo extremamente pequeno rodeado por um grande volume no qual os elétrons estão distribuídos. (França, Marcondes & Carmo, 2009). E este modelo, segundo Russel (2004), aumentou a dúvida sobre a localização e o movimento dos elétrons no átomo.

Ainda de acordo com Russel, (2004), em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr sugeriu uma explicação para o espectro do átomo de hidrogênio servindo-se do modelo criado por Rutherford (Lee, 1999). Nesse modelo, os elétrons carregados negativamente, circulavam em torno do núcleo com carga positiva, à custa das forças eletrostáticas de atração, baseados na Lei de Coulomb. Segundo Russel (2004), Bohr apontou que a física clássica falha ao descrever o movimento e outras propriedades de partículas muito pequenas. Bohr propõe então quatro postulados: no átomo somente é permitido ao elétron estar em certos estados estacionários, sendo que cada um deles possui uma energia fixa e definida; quando um átomo estiver num desses estados, ele não pode emitir luz, mas quando um átomo passar de um estado de alta para baixa energia há emissão de um quantum de radiação; se o átomo estiver em qualquer um dos estados estacionários, o elétron movimenta-se descrevendo uma órbita circular em torno do núcleo; e, os estados eletrônicos permitidos são aqueles em que o momento angular dos elétrons é quantizado.

Propõe-se que a partir da exposição dos modelos de Rutherford e Bohr, o professor coloque em discussão as seguintes questões: será que os fatores histórico-sociais de cada época foram importantes para a elaboração dos modelos? Existe superioridade de um modelo científico sobre os outros, ou é o contexto sócio-histórico e científico de um determinado período que define a elaboração de um modelo e as suas conseqüentes “evoluções”?

O docente, então, sugere aos alunos a apresentação de seminários temáticos sobre os modelos já estudados, dividindo as apresentações por grupos de até 5 componentes, salientando que as questões colocadas em discussão devem novamente ser debatidas no seminário. É importante que o docente oriente os discentes a pesquisar sobre tendências racionalistas e relativistas, (Almeida, 2008) para que possam ter a visão ampliada em relação a parte filosófica das questões propostas. De acordo com Zanon & Althaus (2008), o seminário traz a possibilidade de que o aluno realize transformações de ordem conceitual (coleta, seleção, organização, relação e registro de informações), bem como tenha transformações de ordem procedimental (fazendo leituras, pesquisa, expressando-se oralmente). Favorece ainda as transformações de ordem atitudinal (desenvolvimento do sentido de cooperação e autoconfiança).

Resultados

Dessas aulas espera-se, primeiramente, que o aluno apreenda conceitos de estrutura atômica a partir do estudo dos quatro diferentes modelos atômicos (Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr) e, em seguida, realize uma aprendizagem significativa que, segundo Pelizzari et al. (2002), é muito mais eficaz à medida que o novo conteúdo é incorporado às estruturas de conhecimento do aluno e adquire significado para ele a partir da relação com seu conhecimento prévio. Desta forma, a história da ciência é fundamental para realizar a interligação de conceitos subsunçores (Ausubel, 1982), como solubilidade e campos elétricos aos modelos de Dalton e Thomson, respectivamente. Espera-se ainda que, ao produzir reflexões sobre o contexto sócio-histórico-científico em que os modelos em questão foram desenvolvidos, contribua-se para um ensino formador de cidadãos com maior consciência crítica. De acordo com Santos & Schnetzler (2003): “Enquanto nos limitarmos a uma educação científica pura e neutra, desvinculada dos aspectos sociais, a nossa contribuição será muito pouca para reverter o atual quadro da sociedade moderna.” Enfim, espera-se que o processo avaliativo empregado aos alunos e os seus resultados sejam a representação mais fiel possível do seu comprometimento, aprendizado e evolução diante dos temas lecionados e julga-se que, somente com diferentes tipos de avaliação este objetivo seja alcançado. Zanon & Althaus (2008) preconizam que: “Se tomamos a prática de avaliação como um processo, não é possível conceber e valorizar a adoção de um único instrumento avaliativo, priorizando uma só oportunidade em que o aluno revela sua aprendizagem”.

Conclusões

Assim, pode-se conceber que de posse desse breve histórico, o professor reúne condições de melhorar a sua aula com um mínimo do contexto histórico-científico que provoque entusiasmo no discente, realizando uma aprendizagem significativa. Desse modo, a historia da ciência funciona como um subsídio para que o discente tenha uma melhor interpretação do conceito abstrato apresentado pelo docente, e desenvolva de forma mais eficiente seu processo cognitivo.

A intenção não é transformar a aula de química em uma aula de história, ou seja, não se necessita dar detalhes históricos apenas como informação, mas sim mostrar o contexto histórico-científico que levou alguns personagens a promoverem e preconizarem as suas teorias. Dessa forma, espera-se que o embasamento histórico-científico adquirido pelos docentes seja um valioso suporte para que haja a contextualização do tema ministrado em aula. Este argumento se faz fundamental, pois a resistência de alguns professores em aprender e ensinar um pouco de história da ciência ainda é muito significativa. Não se tem o desejo de depreciar o ensino classificado por muitos professores como “tradicional e conteudista”, e que normalmente é defendido por esses profissionais como um ensino “forte”. Segundo Souza (2006) apud Moreno, Pittamiglio & Furusato existem também experiências de sucesso, [...], empregando métodos tradicionais de ensino e avaliação. Este tipo de ensino se prende, exclusivamente, ao cumprimento pleno do programa em todos os seus tópicos. O objetivo é mostrar que o ensino também pode ser eficaz e o programa pode ser perfeitamente cumprido de forma abrangente ao empregar a história da ciência, seguindo o previsto na Lei 9394/96 (PCN’s, 2000).

De acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais (2000), “Propõe-se, no nível do Ensino Médio, a formação geral, em oposição à formação específica”. O aluno deve desenvolver a “capacidade de aprender, criar, formular, ao invés do simples exercício de memorização.” E, sendo assim, busca-se atingir uma aprendizagem significativa e um ensino eficaz e aprazível tendo a história da química como referencial, incitando a inquietação e a curiosidade necessárias para o êxito do processo de ensino-aprendizagem.

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