Título: CONSTRUÇÃO DO CONHECIMENTO EM FÍSICA MECÂNICA COM
UTILIZAÇÃO DE MATERIAL DIGITAL
MANZINI, Neiva Irma Jost – UNISINOS - e-mail: [email protected]
EIXO: Educação, Comunicação e Novas Tecnologias / n.09
Agência Financiadora: Sem Financiamento
RESUMO
O objetivo deste estudo é investigar as possibilidades e os limites de uma experiência de
ensino-aprendizagem de conteúdos de física, gravados em CD-ROM, com alunos dos
cursos de Engenharia da Unisinos, no qual esses conteúdos são trabalhados com base na
“Epistemologia” de Jean Piaget e de Gaston Bachelard. Com esse intuito, foram
desenvolvidos os conteúdos de física mecânica de forma interativa, com afirmações,
perguntas, que propiciam as múltiplas reflexões necessárias para a compreensão do aluno.
No desenvolvimento dos conteúdos do CD-ROM, foi dada ênfase à evolução histórica dos
conhecimentos de mecânica, que permitem situá-los em diferentes épocas, despertando a
curiosidade do aluno.
A gravação do CD inclui experimentos, vídeos, simulações de situações-problema, links
que permitem a conferência dos resultados ou assinalam caminhos a serem seguidos, bem
como, a inserção de conteúdos matemáticos que precisam ser revisados.
Segundo depoimentos dos alunos, esse material didático possibilitou um nível maior de
compreensão dos fenômenos físicos estudados e uma maior facilidade para a análise de
situações similares que envolvem os conteúdos abordados.
Palavras-chave: construção, física mecânica, material digital, aprendizagem
Abstract
Title: Construction of knowledge in mechanic physics with digital material utilization
This investigation aims to analyze the possibilities and limits of teaching-and-learning
experience, based on physics subjects, recorded in CD-ROM, carried out with students
from the Engineering of the Unisinos. How to teach mecanic physics based in the “
Epistemology”, from Jean Piaget and Bachelard. A methodology of teaching that worked
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using a digital material, that aims to identify and promote the construction and
reconstruction of cognitive processes under the Piaget and Bachelard perspective, having in
view to make possible the comprehension of the mecanic physics size envolved in the
phenomenon and the Physics – and logical relations between them.
The recording CD-ROM includes experiments, questions, answers, simulations, videos,
links, that shows the results or way to be follow, including the history evolution.
It was noticed that this digital material activity helps students in the acquisition of their
knowledge of the subjects of mecanic physics involved in phenomenon studied.
Keywords: mecanic physics, construction, digital material, learning.
INTRODUÇÃO
Começo as reflexões sobre este tema, expressando a minha preocupação, como professora
de física na universidade, com o processo de ensino-aprendizagem de conteúdos dessa área
de conhecimento.
Foi observado durante as aulas ministradas na graduação, que a maioria dos alunos não
conseguia transferir os conteúdos de física para situações do seu cotidiano. Verificou-se
que os alunos não dominavam certos conteúdos físicos do nível médio, o que gera
dificuldade na compreensão dos conteúdos do terceiro grau. Com a carga horária destinada
às disciplinas na graduação, os alunos não conseguem sanar suas deficiências, e
determinadas lacunas vão surgindo. Em compensação, percebeu-se que os alunos
manifestavam interesse em aprender os conteúdos de física. Por isso, a autora trabalhou
durante dois semestres, com alunos dos cursos de engenharia da Unisinos uma metodologia
que utiliza material digital, para mudar esse quadro.
Os alunos estão suficientemente motivados a buscar respostas para as questões abordadas
em sala de aula. No entanto, não basta o professor expor o conteúdo de forma clara e
procurar modificar as estruturas cognitivas de seus estudantes, para que eles cheguem à
tomada de consciência dos conteúdos estudados. É necessário que o aluno tenha ao seu
alcance um material didático que possibilita a aprendizagem de conteúdos de física
mecânica, na sala de aula e fora dela.
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A história da Física revela um processo evolutivo de construção e reconstrução de
conceitos científicos para explicar os fenômenos. À medida que esses conteúdos explicam
os fatos observados pelo homem, passam a ter significado e a despertar o interesse das
pessoas, sendo transmitidos às novas gerações, principalmente através de escolas e de
universidades. Existe, pois, a necessidade de compreensão desses conteúdos, a fim de que o
homem conheça o que já foi elaborado e continue a criar mecanismos que atendam às suas
necessidades, no percurso da evolução histórica das ciências. Assim, o ambiente escolar ou
acadêmico precisa estar em constante movimento de implementação de metodologias e
recursos, para desenvolver conteúdos e preparar o cidadão para refletir sobre as coisas de
seu mundo.
OBJETIVO
- elaborar material digital para a aprendizagem de conteúdos de física mecânica;
- desenvolver os conteúdos do CD-ROM utilizando metodologias que promovam a reflexão
e a interação; através de links que propiciam esta dinâmica;
- acompanhar de forma efetiva o processo de construção e reconstrução dos conteúdos
pelos alunos, por meio, dos questionamentos e afirmações dos mesmos, em sala de aula;
- detectar as possíveis dificuldades apresentadas pelo CD-ROM, por meio de entrevistas e
questionários;
- construir e reconstruir os conteúdos de física mecânica, para atender as sugestões dos
alunos e as necessidades do processo de ensino e aprendizagem.
FUNDAMENTOS
TEÓRICOS
DA
METODOLOGIA
UTILIZADA
PARA
A
ELABORAÇÃO DO MATERIAL DIGITAL
Apresentam-se, nesse item as idéias embasadoras do trabalho realizado nos dois semestres
com alunos dos cursos de Engenharia da Unisinos que tem como fundamento a teoria da
“Epistemologia Genética” de Jean Piaget e Epistemologia de Bachelard.
A preocupação fundamental da Epistemologia Genética é compreender como se adquire o
conhecimento. Com esse objetivo, Piaget investigou, em sua teoria cognitivista, os
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mecanismos que aparecem na construção do conhecimento, e como esses
mecanismos começam a surgir a partir da interação entre o sujeito e o objeto.
Segundo Piaget, a construção do conhecimento inicia-se a partir da interação do sujeito
com o objeto e, nesse processo, determinadas estruturas cognitivas são construídas e
reconstruídas, à medida que o conhecimento vai sendo elaborado.
Bachelard afirma que o físico moderno deve fazer uma conexão estreita entre a teoria e a
prática, segundo uma filosofia de dois movimentos através de um diálogo muito fechado
entre teoria e empiria, eliminando o confronto entre um espírito solitário e um universo
indiferente. Para ele:
“Impõe-se, hoje, situar-se no centro em que o espírito é determinado pelo objeto preciso de
seu conhecimento e onde, em contrapartida, ele determina com mais rigor sua experiência”
(1983, p. 109).
Piaget (1983a) considera as idéias de equilibração, descentração e reversibilidade de suma
importância para a compreensão de sua teoria. Aponta, entretanto, a teoria da abstração
reflexiva como a mais importante explicação para o desenvolvimento do intelecto. O
conceito de abstração tem na teoria do conhecimento de Piaget um papel central. Em
sentido literal, “reflexione” (refletir) significa voltar para si, pensar sobre si. Reflexão, no
sentido filosófico da palavra significa atentarmos para o nosso próprio fazer, nossos
pensamentos, representações e sentimentos. Abstrair pode ser entendido como isolar uma
qualidade perceptível de um objeto. Quando abstraímos a cor de uma folha, retemos o seu
verde individual. Para chegar ao conceito de verde, é necessário que demos um segundo
passo: a generalização. O conceito de verde representa toda uma classe de tonalidades de
cor. Essa abstração é composta pelos processos de isolar e generalizar e denomina-se de
abstração empírica.
Piaget (1983a) estabelece a distinção entre a abstração empírica e a abstração reflexionante.
Contrariamente à abstração empírica, em que os dados são obtidos dos caracteres
pertencentes à natureza do objeto, a leitura das “experiências lógico-matemáticas”, ou seja,
a abstração reflexionante, recai apenas sobre as propriedades introduzidas pela ação do
sujeito no objeto (ações de reunir, ordenar etc.). Uma vez que as ações são interiorizadas
em operações, elas podem ser executadas simbolicamente e, portanto, dedutivamente. A
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maior parte dos conceitos lógico-matemáticos é derivada das abstrações
reflexionantes. A abstração empírica leva à constatação. A abstração reflexionante atinge
maior profundidade e leva à compreensão. Na abstração reflexionante, a construção e a
reflexão atuam juntas, e, através desse processo, determinadas estruturas de comportamento
e de conhecimento são projetadas a um nível superior, tornando-se conscientes. Esse
processo Piaget denominou de “tomada de consciência”.
Psicogênese e a Ontogênese
A psicogênese piagetiana estabelece que estágios sucessivos da aquisição de conhecimentos
pelos sujeitos são seqüenciais e passam por uma reorganização de um nível a outro. Isso
significa que os estágios inferiores são integrados nos estágios superiores, sendo que a
natureza destes apenas é explicada pela análise dos estágios que os precederam. Piaget e
Garcia (1987) concluíram que a ciência também passa de um nível a outro, fazendo, ao
longo do processo histórico de sua evolução, uma reavaliação e integração dos
conhecimentos. Segundo esses autores, as etapas de transformação do conhecimento
científico são fundamentalmente as mesmas encontradas no desenvolvimento do
pensamento infantil. Essa identificação é, ao mesmo tempo, de cunho genético e históricocrítico.
A história da ciência constitui-se em um laboratório epistemológico, e a solução de um
problema científico faz surgir novas questões (de natureza científica ou epistemológica),
como é o caso da teoria newtoniana da gravitação.
Segundo Piaget e Garcia:
“No que toca às finalidades sucessivas e últimas do processo que conduz do intra, inter e ao
trans, a resposta parece suficientemente evidente: tanto o matemático como a criança, de
um determinado nível, não se contenta nunca em verificar ou descobrir (o que consiste em
inventar): a cada etapa eles querem atingir as razões daquilo que encontram”. (1987, p.
162).
Na etapa “intra”, aparece somente a negação das classes, existindo dificuldades na
regulação das negações. As reciprocidades, às quais se constituem em transformações
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gerais, são facilmente encontradas nos agrupamentos de relações, característicos da
etapa “interoperacional”.
Na etapa “transoperacional”, há as transformações e a síntese entre elas, chegando-se à
construção de “estruturas”. A mais notável das estruturas é aquela que relaciona as partes e
o todo sem se limitar às classes e relações disjuntas ou encaixáveis, unindo num todo as
inversões (negações) e as reciprocidades. Evidencia assim, a estrutura de grupo designada
de INRC, em que uma operação pode permanecer inalterada (I), invertida (N),
transformada na sua recíproca (R) ou na sua correlata (C).
Segundo Piaget e Garcia (1987), a tríade intra, inter e trans é uma sucessão dialética e
utiliza os seguintes símbolos: Ia (intra), Ir (inter) e T(trans). A tríade IaIrT obedece a essa
ordem necessariamente, uma vez que a elaboração de T numa totalidade com as
propriedades supõe a formação de algumas destas transformações em Ir e que estas
implicam o conhecimento das características analisadas em Ia. Essas elaborações
comportam, em todos os níveis, processos psicogenéticos ou históricos comuns. Cada uma
das grandes etapas históricas, comporta subetapas, por exemplo, no nível T temos as fases
trans-intra, trans-inter e trans-trans.
As categorias piagetianas: a relação repetição, a causalidade e a legalidade, a causalidade e
a explicação causal
A relação repetível
Para o entendimento dos fenômenos físicos, é necessária a observação das relações
repetíveis. Por esse motivo, é extremamente importante que eu conheça as características
dessa relação, para entender as construções e reconstruções dos alunos. Na experimentação,
pela repetição chega-se à intuição do conceito, às relações lógico-matemáticas entre eles e,
finalmente, à matematização da lei.
Segundo Piaget, temos dois tipos de repetições, das quais derivam dois tipos de
permanência. O primeiro tipo de repetição é verificado numa relação que se repete quando
um objeto está presente. Ela fornece um valor de um parâmetro, e é definido por seu
intermédio um ser objetivo constituinte do objeto, medido por esse valor. A repetição
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proporciona, assim, a objetividade, a permanência no tempo, ligada a uma parte
dos fenômenos.
O segundo tipo de repetição é de grau superior e constitui-se de uma relação que se repete e
fornece um conjunto de valores de um parâmetro, sendo desse modo que é definido um
“conceito” relativo a esse tipo de interação, que cobre todas as manifestações possíveis de
ser objetivo. A repetição proporciona, assim, a generalidade, a permanência fora do tempo,
necessária a um instrumento de pensamento.
O autor cita o exemplo da máquina de Atwood, com a qual trabalhou com um grupo de
crianças, observando que as mesmas constataram uma relação repetível entre as massas de
pequenos corpos agrupados e a aceleração adquirida por eles: o produto dessas duas
grandezas é constante.
Piaget (1981, v. 2) afirma que é preciso começar por procurar as grandezas que figurarão
nas relações repetíveis − uma vez que elas não são dadas, têm de ser encontradas − e que a
precisão só pode ser adquirida aprendendo a medir a aceleração, noção essa desprezada ou
menosprezada durante milênios.
A segunda lei de Newton – f=ma – só posteriormente intervém para reunir e fazer a síntese
de uma dupla infinidade de relações repetíveis que nos permitiram induzir a existência
objetiva de forças e de massas definidas por essas próprias relações. As forças e as massas
são suportes que introduzimos para dar conta das ligações que a relação repetível nos
revela, ligação entre um mesmo fio tenso e diferentes corpos, ou ligação entre um mesmo
corpo e diferentes fios. A esses suportes chamamos seres objetivos: seres porque
permanentes; objetivos, porque são definidos através das relações repetíveis que se nos
impuseram. Somente depois, com o suporte desses seres objetivos, forças, massas, é que
podemos formular a lei sem petição de princípio e sem recurso a qualquer intuição vaga de
massa ou força com que ultrapassamos a primeira etapa da matematização da Natureza.
Na experiência, a descoberta de uma relação repetível efetua-se através de medições
puramente convencionais: leituras de índice, comprimento do fio ou do cilindro,
enumeração de pequenos corpos ou de elementos de pilhas. No entanto, a relação repetível
descoberta constitui um choque que anuncia a presença de uma realidade objetiva, de
“algo” independente da nossa vontade ou das nossas convenções. Esse algo é relacionado
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com os parâmetros manifestados na relação repetível, é atribuído um nome a essa
grandeza, e efetua-se uma verdadeira objetivação desses parâmetros. Ao mesmo tempo, o
mundo exterior dá ensejo à conceitualização.
A causalidade e a legalidade
É através do método científico que, segundo Piaget (1981, v. 2), conciliam-se as diversas
necessidades que constituem o caráter próprio da razão, primando-se pelo conceito
científico que está na lei, sendo que as exigências da razão são a causalidade e a legalidade.
Segundo Piaget (1981, v. 2), o método científico extrai os seus conceitos e as suas leis das
relações repetíveis respondendo às suas duas exigências
primeiras: de causalidade e
legalidade. A causalidade, no seu sentido mais geral, consiste em atribuir acontecimentos e
fenômenos a objetos identificáveis, capazes de os produzir; a legalidade regula a sua
manifestação ou o seu desenrolar no tempo.
A causalidade
O autor destaca, em sua Epistemologia, a causalidade como sendo uma das categorias mais
importantes para a aquisição do conhecimento físico. Assim, a causalidade é uma das
principais categorias da minha pesquisa.
Piaget (1981, v. 2) afirma que os fatos psicogéticos parecem indicar que a idéia de
causalidade nasceu da própria ação.
No nível do pensamento concreto ou da representação nocional, que ocorre após a
constituição da linguagem, a causalidade evolui segundo um processo de conjunto, com
todos os poderes que o pensamento e a formulação verbal acrescentam à organização
sensório-motora. Dos seis aos sete anos, a causalidade é essencialmente assimilação à ação
própria, em que ocorre uma mistura inicialmente indissociável de finalismo e de
causalidade eficiente, de animismo e de fenomenismo, etc. Depois, através de um processo
de descentração progressiva, que inicia no segundo nível pré-operatório, a causalidade
adquire um caráter mais dedutivo e de maior raciocínio, e o efeito ganha o que a causa
perde, num sistema de transformações conservativas ou compensatórias. Piaget (1981, v. 2)
observou que a evolução da causalidade, desde os seus estágios pré-científicos, caminha na
direção da reconstituição dedutiva, justificando a interpretação racionalista que parece
impor-se a partir do momento em que a elaboração genética da causalidade é situada no
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contexto das estruturas operatórias espontâneas (conservação, etc.). Ele cita como
exemplo o impulso, em que o sujeito do nível operatório concreto relaciona o impulso com
o tempo de ação da força através do deslocamento do corpo, sem levar em conta a própria
força com que ele atua sobre o corpo, mas reconhece que o momento linear p=mv é
dependente do peso e da velocidade. Somente a partir do segundo nível das operações
formais, o papel da aceleração impõe-se e f=ma.
Piaget (1981, v. 2) salienta o papel incessante das operações do sujeito acompanhado desta
“atribuição” das estruturas operatórias aos próprios objetos, em que há uma convergência
entre a gênese e o desenvolvimento do pensamento científico. Segundo ele:
Um caso, digno de nota, dessa causalidade por dedução do real – quer dizer, por
estruturação da legalidade através de composições operatórias devidas aos sistemas lógicomatemáticos do sujeito – é o das formas qualitativas e puramente especulativas do
atomismo, tal como apareceram nos pré-socráticos, muitos séculos antes de qualquer
experimentação. Após a escola de Mileto ter substituído, pela conservação da substância, as
noções extraídas das cosmogonias mitológicas, os esquemas de condensação e de rarefação
– destinados a explicar a variabilidade dos objetos a partir da substância única −
conduziram à idéia, reforçada pelo modo como Pitágoras concebia o número como sendo
um átomo espacial, de que toda a matéria era composta de elementos indivisíveis, cujas
composições aditivas e geométricas explicavam as propriedades visíveis dos corpos.
(PIAGET, 1981, v. 2, p. 23).
Ele acredita que essas são as mesmas composições operatórias que encontramos no estado
espontâneo e não-reflexivo, na criança, quando ela consegue constituir as suas noções de
conservação e aplicá-las a transformações físicas, tais como a dissolução do açúcar. A
criança, após uma fase de negação da conservação do açúcar, admite a conservação sob a
forma de pequenos grãos invisíveis, sendo que as operações que engendram as idéias de
conservação subordinam desde logo um sistema de composições aditivas, em que a figura
dos grãos elementares é imposta pela exigência operatória da conservação. A criança
entende que a soma dos grãos de açúcar invisíveis é igual antes e depois da dissolução na
água, ou que a soma dos grãos é conservada. Contudo, a conservação do peso e do volume
ainda não ocorre. Esses fatos apontam semelhanças entre as formas da causalidade, no caso
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atomística, e os modos de composição operatória, que são a conservação, a
composição aditiva e organização espacial.
Explicação causal
Parecem que alguns físicos não dão muita importância à epistemologia do conhecimento
físico. Talvez porque acreditem no modelo do conhecimento físico, apresentado na
introdução deste projeto. No entanto, acredito que se deva observar a explicação causal,
definida por Piaget, para que se possa fazer uma análise da construção do conhecimento
físico.
O processo da explicação causal comporta um conjunto de intercâmbios entre as operações
lógico-matemáticas e as ações sobre os objetos.
Piaget (1981, v. 2) procurou elucidar a grandeza física “ação” e, de modo geral, a
explicação causal, afirmando que os fatos psicogenéticos parecem evidenciar que a
causalidade nasceu da própria ação.
Ele salienta que, se é certo que todo físico procura explicar, e não simplesmente descrever,
é porque existem dificuldades em caracterizar epistemologicamente a causalidade. Afirma
que a causalidade não transcende as leis, antes permanece interior ao seu domínio e
corresponde simplesmente a uma certa subclasse de leis, chamadas “leis causais” por
oposição às que não são. Uma lei é uma relação geral, cuja repetição comporta uma certa
probalidade determinada indutivamente e pode ser independente do tempo. Contudo,
sempre que ela incide sobre uma sucessão temporal regular, será chamada causal; é essa a
tese do neopositivismo, cuja intenção declarada é a de reduzir a causalidade à previsão e
rechaçar a idéia da explicação causal. Resta saber se a causalidade é interna à lei ou se
transcende necessariamente a ela. Caso chamemos de causalidade à “explicação causal”,
impõe-se que a causalidade transcenda a lei, visto que qualquer lei, mesmo de sucessão
temporal regular, limita-se a constatar. Essa solução é a do racionalismo, cuja idéia central
é que a causalidade ultrapassa a lei, já que ela será uma dedução das leis, introduzindo nelas
conexões necessárias ou probabilistas, as quais, matematicamente falando, são necessárias,
enquanto a lei ultrapassa a constatação indutiva. Piaget (1981, v. 2) afirma que nem toda
dedução das leis é uma explicação causal, porque uma dedução pode ser considerada
puramente tautológica, logo, ela não comporta qualquer virtude explicativa. Isso equivale a
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considerar a dedução apenas generalizadora e não explicativa, consistindo apenas
em subordinar leis particulares a leis mais gerais, o que não comporta nenhuma
causalidade. Ou a dedução pode ser considerada como uma construção real e operatória,
permanecendo, então, a possibilidade de essa construção proceder por simples encaixes ou
inclusões.
O autor afirma que a teoria física não respeita de modo algum as fronteiras rígidas entre as
ciências e cita como exemplo dessa inexistência de fronteiras a geometrização da
gravitação elaborada por Einstein para os movimentos celestes às curvas do espaço, o que
os torna inerciais, fisicalizando essas curvaturas ao subordiná-las às massas.
Para o autor, é evidente que uma dedução como essa, por composição recíproca, aproximase muito da explicação causal.
Para que a dedução das leis acabe por conduzir à
causalidade, não é suficiente que proceda através de transformações operatórias, sendo
necessário que as transformações permaneçam formais antes que sejam aplicadas ao real,
até fazerem corpo com ele no próprio pormenor da dedução.
Aplicar a dedução ao real no próprio pormenor das transformações consistirá, pelo
contrário, em fazer corresponder a cada transformação um conteúdo espácio-temporal
probabilista, de tal modo que possam ser interpretadas a título de transformações físicas,
sendo embora manipuladas a título de transformações operatórias: é esse justamente, entre
outros, o caso daquilo a que chamamos hoje construir um modelo. (PIAGET, 1981, v. 2, p.
146).
Piaget (1981, v. 2) sintetiza e conceitua a explicação causal como sendo uma dedução das
leis através de uma composição de transformações operatórias, estabelecendo uma
correspondência entre as transformações sucessivas, que intervêm na dedução, e as
transformações físicas ordenadas. Para ele, a causalidade é uma dedução incorporada na
experiência, quer diretamente, através de modelos concebidos como inteiramente
adequados, quer através de modelos mais ou menos esquematizados.
O caráter próprio da causalidade consiste numa espécie de assimilação das transformações
físicas às transformações operatórias; porém, trata-se de um modo distinto de assimilação, o
qual consiste não apenas em interpretar as transformações exteriores através de um quadro
operatório, mas também em projetar as operações no real ao conceber as transformações
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físicas segundo o modelo das transformações operatórias. Piaget cita como
exemplo o caso dos “operadores” em microfísica e o da estrutura de grupo, quando
concebidos como imanentes a um sistema físico determinado e não apenas como
instrumentos de inteligibilidade e de cálculo. Ele conclui que a interpretação de causalidade
representa, sem dúvida, o melhor exemplo de interação entre as atividades do sujeito e os
dados da experiência no mecanismo do conhecimento físico. O caráter de necessidade da
causalidade é o que melhor diferencia a causa e a lei e só pode ser explicado pela dedução
operatória.
Piaget (1981, v. 2) fala que alguns cientistas usam como modelo da explicação causal a
estrutura de grupo, assim como os grupos de Lorentz e de Einstein, que aparecem na
relatividade. Com esse procedimento, aparece a questão epistemológica central levantada
pela causalidade, que é a das relações entre os contributos do sujeito e os do objeto, sendo o
grupo um sistema fechado de composições associativas tais que o produto de duas
operações de grupo dá como resultado uma nova operação do grupo. Sob esse aspecto,
podemos considerar o grupo dependente tanto do objeto como do sujeito, porque duas
transformações físicas podem resultar em uma, assim como duas operações lógicomatemáticas podem resultar em uma. Isso equivale a colocar as transformações reais num
universo de transformações possíveis, dando ensejo à dedução lógico-matemática, cujos
acontecimentos reais constituirão apenas um setor limitado.
É justamente assim que procede o pensamento do físico para elaborar a teoria de um
sistema em equilíbrio: em invocar as velocidades ou trabalhos virtuais. Mas, para
interpretar esse papel do possível na explicação causal, é necessário compreender bem que
essas transformações virtuais só existem no espírito do físico, onde desempenham um papel
positivo, enquanto conceito “existente”. E qualquer sistema operatório do sujeito comporta
um número, freqüentemente ilimitado, de transformações possíveis, das quais apenas
algumas se encontram atualizadas, ao passo que as outras podem nunca vir a sê-lo, embora
achando-se perfeitamente reguladas e conhecidas enquanto possíveis (possibilidade do
sujeito). A consciência do possível desempenha um papel considerável na construção
dedutiva, ao passo que, num sistema físico, só existem os estados ou transformações
observáveis, assim como as ligações do sistema, que tornam possíveis certas
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transformações e impossíveis outras. Na teoria da física, o possível permanece
um “ser-de-razão”, mas até que ponto o conhecimento do real comporta, além do dado, um
número considerável de relações não arbitrárias, e sim introduzidas pelo sujeito e
indispensáveis à compreensão do dado. É por isso que, sob o ponto de vista epistemológico,
consideram-se os “grupos” propriamente físicos e toda a causalidade como constituindo os
produtos de uma interação, até mesmo indissociável, entre as propriedades do objeto e a
construção dedutiva do sujeito. Porém existe uma diferença essencial entre a causa e a lei,
sendo que, na formação da lei, as operações do sujeito são simplesmente “aplicadas” aos
objetos, ao passo que, na relação de causa, são de um modo muito mais profundo
“atribuídas” aos objetos, sendo a explicação atingida a partir do momento em que esses
últimos são concebidos como comportando-se enquanto “operadores” inteligíveis.
Objetividade segundo Bachelard
Segundo Bachelard (1983), é necessário aceitar que o objeto não poderia ser designado
como um objetivo imediato. Ele critica as tendências normais do conhecimento sensível,
que, embora carregadas de pragmatismo e de realismo imediato, elas só determinam uma
falsa partida, uma falsa direção. A imediata adesão a certo objeto concreto, apreendido
como um bem, empenha fortemente o ser sensível; é a satisfação íntima, e não é a evidência
racional. Essa necessidade de sentir o objeto, essa curiosidade indeterminada não
corresponde a um estado de espírito científico.
Quando existe fracasso, a estimulação é freada, e sem esse fracasso, a estimulação seria
embriaguez. Para o autor, o homem que tivesse a impressão de não se enganar jamais,
enganar-se-ia sempre. Acreditando que o objeto nos designa mais do que o designamos e
que, muitas vezes, nos maravilhamos diante de um objeto, fazemos hipóteses e devaneios,
mas a evidência primeira não é uma verdade fundamental. Temos que ter cuidado com a
primeira escolha, pois a objetividade científica só é possível se tivermos rompido com o
objeto imediato, sendo que toda objetividade devidamente verificada desmente o primeiro
contato com o objeto. Ela deve, primeiramente, criticar tudo: a sensação, o senso comum, a
própria prática mais constante, inclusive a etimologia, porque a palavra é feita para cantar e
seduzir, raramente coincide com o pensamento.
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Para Bachelard:
Tudo se irá esclarecer se colocarmos o objeto de conhecimento
numa problemática, se o indicarmos num processo discursivo de
instrução, como elemento situado entre racionalismo docente e
racionalismo ensinado. Evidentemente, trata-se agora de um objeto
interessante, objeto para o qual não se acabou o processo de
objetivação, objeto que não remete pura e simplesmente a um
passado de conhecimento incrustado num nome. De passagem,
diga-se, não será ironia de uma espécie de filosofia que muitos
existencialismos sejam nominalistas? (1983, p. 121).
A posição do objeto científico é complexa, muito mais comprometida e exige certa
solidariedade de método de experiência; logo, é preciso conhecer o método de conhecer
para captar o objeto a conhecer, isto é, uma metodologia valorizada, o objeto suscetível de
transformar o método de conhecer. O autor quer, com essa problemática, chamar a atenção
do leitor à idéia necessária de uma problemática antecedente a toda experiência que
pretenda ser instrutiva, uma problemática que se fundamenta, antes de se tornar rigorosa,
numa dúvida especificada pelo objeto a conhecer, ou numa dúvida aplicada ao objeto:
Todos os métodos científicos atuantes são em forma de ponta. Não
são o resumo dos hábitos adquiridos na longa prática de uma
ciência. Não se trata da sabedoria intelectual adquirida. O método é
verdadeiramente uma astúcia de aquisição, um estratagema novo,
útil na fronteira do saber. (BACHELARD, 1983, p. 122).
O pensamento científico é um pensamento comprometido, o que parece constituir um
paradoxo, porque o espírito científico vive na esperança de que o método fracasse
totalmente, uma vez que um fracasso significa um fato novo.
ATIVIDADE DESENVOLVIDA PELA AUTORA
1.Elaboração e utilização da metodologia com material digital.
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Atualmente
os livros de física são complexos e exigem que determinadas
estruturas cognitivas sejam construídas, para que o aluno tenha uma base científica para
assimilar conhecimentos científicos mais elaborados. Devido a esta complexidade,
precisamos apresentar possibilidades ao indivíduo que aprende e ensiná-lo a estudar.
Assim, trabalhou-se uma metodologia que permite ao professor acompanhar a construção e
reconstrução dos conteúdos de Física, com o uso de tecnologias e material digital, o que
implica em procedimentos e que permitem as múltiplas reflexões dos alunos, necessários
para o processo ensino-aprendizagem com significado. Esse material didático foi elaborado
durante uma experiência de ensino-aprendizagem de conteúdos de física mecânica,
realizada durante dois semestres, com alunos dos cursos de engenharia da Unisinos. Ele
permite a inserção e procedimentos que simulam as ações do professor em sala de aula e
por meio dos inúmeros links, possibilita a integração da física e da matemática. Além, de
possibilitar a implementação de experimentos, vídeos, simulações de situações problema e
de reflexões sobre ações dos alunos, bem como, a auto-avaliação dos mesmos.
Para o desenvolvimento dos conteúdos de física mecânica é preciso entender como o aluno
pensa, porque sem essa compreensão inviabiliza qualquer ação pedagógica comprometida
com a verdadeira função do professor, que é a de formar um cidadão reflexivo, implicando
no desenvolvimento de atitudes, de interesse e de respeito pelo conhecimento científico e
suas repercussões na vida cotidiana.
Com essa metodologia construir e reconstruir o conhecimento científico e romper com
idéias errôneas.
Essa metodologia apóia-se nos seguintes pressupostos:
1 – O conhecimento como construção
No processo de desenvolvimento cognitivo, o sujeito participa ativamente na construção e
reconstrução do conhecimento, refletindo sobre suas ações e fazendo reflexões sobre
reflexões, a partir dos fatos observados.
2 – A utilização de material digital, com links e vídeos
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Nesse ambiente o aluno pode refletir sobre os problemas apresentados
trabalhados em sala de aula ou do seu cotidiano, atuando como um mecanismo alternativo
para a construção do conhecimento.
A partir dessa interação, o aluno tem a possibilidade de observar e refletir com maior
facilidade sobre as grandezas físicas envolvidas, estabelecendo as relações lógicomatemáticas entre elas necessárias para obter uma aprendizagem efetiva dos conteúdos de
abordados.
3 – Motivação para a utilização de material digital
A utilização do material digital, que aproxima a vivência de determinadas situações do
cotidiano do aluno, é necessária para se conseguir uma aprendizagem efetiva, com
construção e reconstrução das estruturas cognitivas. O aluno através dessa interação, sente a
necessidade de buscar informações, repetindo várias vezes as instruções e procedimentos
apresentados no CD-ROM.
4 – A psicogênese e ontogênese
Segundo Piaget (1987), um processo semelhante à aquisição do conhecimento pelo
indivíduo é observado na evolução histórica das ciências. Assim como o conhecimento
construído pelo sujeito passa por estágios sucessivos, mediante regulações e autoregulações, a ciência também passa de um nível a outro, fazendo uma reavaliação do
conhecimento científico já adquirido. Então, se faz necessário a utilização de uma
metodologia que privilegia categorias, tais como: a repetição, a causalidade, a explicação
causal e outras. Estas categorias, possibilitam a construção e reconstrução dos conceitos
científicos trabalhados pelos alunos passando por diferentes níveis de compreensão dos
fatos observados.
2. Metodologia de trabalho
Esse ambiente promove a motivação dos alunos na busca das soluções das situações
problema. Também possibilita atender um número maior de alunos e acompanhar o
processo ensino-aprendizagem, porque o mesmo tem oportunidade de interagir com o CDROM, dentro e fora da sala de aula.
2.1. Seleção dos alunos
2.1.a. Alunos dos cursos de engenharia, da Unisinos.
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Trabalhou-se o CD-ROM com turmas da disciplina Física Mecânica I, com 34
alunos em média, do segundo semestre dos cursos de engenharia da UNISINOS, que
aceitaram voluntariamente utilizar o CD-ROM, durante dois semestres.
2.1. Aplicação do CD-ROM.
Aos alunos foram fornecidos os CD-ROM para que eles interagissem com os mesmos e
avaliassem a metodologia utilizada. Foram realizados encontros semanais, nesses foram
realizadas entrevistas com os alunos e avaliações individuais por escrito.
2.3. Função da autora do CD-ROM
A autora teve a função de observar e orientar os alunos, quanto à utilização do material
digital e avaliar o processo ensino e aprendizagem dos mesmos. Além de, construir e
reconstruir os conteúdos do CD-ROM, implementando simulações de situações problemas
e experimentais, bem como procedimentos se assemelham à função do professor reflexivo.
O registro das observações das ações dos alunos, as entrevistas com eles e as avaliações
escritas, que foram realizadas durante o processo da experiência, constituíram-se no
material de análise.
RESULTADOS
A metodologia utilizada para o desenvolvimento de mecânica do CD-ROM procura
orientar e facilitar a visualização do fenômeno físico abordado em sala de aula e a
compreensão dos alunos das grandezas físicas envolvidas.
Resultados dos alunos dos cursos de Engenharia
Verificou-se que, no início do processo ensino-aprendizagem do ensino de física mecânica,
a maioria dos alunos encontra-se na fase “intra” e, conforme vão avançando nesse processo
de construção do conhecimento, atingem a fase “inter”, sendo que, somente mais para o
final do semestre, chegam à fase “trans” do conhecimento físico então construído.
Em geral, numa aula tradicional, o professor passa a informação e o aluno repete essa
informação utilizando freqüentemente apenas a memorização. Na avaliação, se o aluno
acerta a resposta, o professor pensa que o aluno compreendeu.
Constatou-se que, durante as aulas e, através das correções das provas, os alunos fazem
inúmeras construções, o que é relevante para a compreensão das grandezas físicas
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envolvidas e para o estabelecimento das relações lógico-matemáticas entre elas,
para a resolução de problemas.
Constataram-se, com esses alunos, através de avaliações individuais respondidas por eles,
os seguintes resultados:
96% afirmou que essa metodologia torna o aluno mais participativo, mais reflexivo e que
esta agrega teoria à prática;
4% mencionam que consideram importante a utilização do material digital, mas que eles
têm pouco tempo para estudar fora da sala de aula.
O CD-ROM pode ser ampliado com um maior número de questões, de situações problemas
e experimentos, bem como links que agregam conteúdos matemáticos, vídeos, applets e
procedimentos interativos que visam a reflexão.
Como o professor tem o papel de facilitador no processo ensino-aprendizagem, ele se
encontra em permanente busca de metodologias que promovam uma aprendizagem
significativa. O CD pode oferecer aos professores do Ensino Médio e da Graduação
subsídios para uma prática pedagógica que permita a inserção de diferentes materiais
didáticos, para uma construção permanente de conhecimentos de física mecânica.
BIBLIOGRAFIA
BACHELARD, G. Epistemologia. Rio de Janeiro: Zahar Editores, 1983.
PIAGET, Jean. Os pensadores. São Paulo: Vitor Civita, 1983a.
_______. Lógica e conhecimento científico. Porto: Civilização, 1981. 2. v.
PIAGET, J.; GARCIA, R. Psicogênese e história das ciências. Lisboa: Dom Quixote,
1987.