A História no Ensino de Física(La Historia en la Enseñanza de

Física: Su Contribución)

Nelson StudartDepartamento de Física

Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)São Carlos, SP, Brazil

“Ensinar física apenas sob a perspectiva histórica também não me parece uma boa metodologia porque para adquirir/conhecimentos o ser humano, normalmente, não precisa descobri-los, nem passar pelo processo histórico de sua construção”.

No es el veneno lo que mata, si no la cantidad (la dosis)(ejemplo: té de coca)

Marco Antonio Moreira – RBEF 22 (1) 95 (2000).

Breve Retrospectiva A investigação histórica do desenvolvimento da ciência é extremamente necessária a fim de que os princípios que guarda como tesouros não se tornem um sistema de preceitos apenas parcialmente compreendidos ou, o que é pior, um sistema de pré-conceitos. A investigação histórica não somente promove a compreensão daquilo que existe agora, mas também nos apresenta novas possibilidades

1883: E. Mach (A Ciência da Mecânica)

Um [senso histórico] torna as aulas mais ricas e profundas além de mais interessantes para (...) os estudantes

1950: I. Bernard Cohen (historiador)

1952: um marco na Educação em Física: Gerald Holton “Introduction to Concepts and Theories in Physical Science”

Década de 1960: Do Paradigma do Livro-Texto ao Paradigma dos Projetos

(texto, experiências, atividades, leituras adicionais)

Physical Sciences Study Committee (PSSC)

Harvard Physics ProjectA ciência é uma aventura de toda a raça humana para aprender a viver e talvez a amar o universo onde se encontra. Ser uma parte dele é compreender, é conhecer-se a si próprio, é começar a sentir que existe dentro do homem uma capacidade muito superior à que ele pensava ter e uma quantidade infinita de possibilidades humanas.

Proponho que a ciência seja ensinada a qualquer nível, do mais baixo ao mais alto, de um modo humanístico. Deve ser ensinada com uma compreensão histórica, com um entendimento filosófico, com um entendimento social e humano, no sentido da biografia, da natureza das pessoas que fizeram a sua construção, dos triunfos das tentativas e das atribulações. (I. I. Rabi)

“Os Cientistas”: A Grande Aventura da Descoberta Científica

1972: Brasil

A obra de grandes cientistas 50 kits quinzenais, com tiragens da ordem de 100.000 exemplares

Isaías Raw e Myriam Krasilchik – FUNBEC

“Método da redescoberta” (necessidade de refazer a trajetória intelectual do cientista para aprender suas conclusões) não faz mais parte das certezas dos educadores que se dedicam ao ensino da ciência.

Conferências História, Filosofia, Sociologia e o Ensino de Ciências

Flórida (1989)

A História da Física e seu EnsinoPávia (1983); Munique (1986); Paris (1988);

Cambridge (1990)

VII Conferência Interamericana sobre Educação em Física Porto Alegre (2000)

Mesa Redonda: História e filosofia da ciência na formação de professores de Física

Atualidade Cerca de 350 estudos acadêmicos e bastante material didático historicamente embasado. Alguns livros-texto enfatizando a história como instrumento pedagógico no ensino de ciências.

The Mechanical UniverseOlenick, Apostol, Goodstein, Cambridge U. P., N.

York (1985)

Livro-texto com 52 vídeos. Enfoque histórico: Construção do Cálculo, Galileu, Leibniz, Newton, Joule, etc.

Guerra Aberta: Pros e contras o uso da história no ensino de física International Working Seminar on the “Role of the

History of Physics in Physics Education” (MIT, 13-17 July 1970).

(Phys. Teach., Dec. (1970), p. 508.

History in the Teaching of PhysicsS.G. Brush and A.L. King (eds.)

(U.P. of New England, Hanover, 1972)

A favor • motiva e atrai os alunos

• humaniza a matéria

• promove uma compreensão melhor dos conceitos científicos por traçar seu desenvolvimento e aperfeiçoamento

• há um valor intrínseco em se compreender certos episódios fundamentais na história da ciência

• a história permite uma compreensão mais profícua do método científico e apresenta os padrões de mudança na metodologia vigente

• demonstra que a ciência é mutável e instável e que, por isso, o pensamento científico atual está sujeito a transformações que se opõem à ideologia cientificista

Matthews, 1992

Contra • a única história possível nos cursos de ciências seria a pseudo-história

Martin Klein (1972)

Estamos, em outras palavras, planejando selecionar, organizar e apresentar esses materiais históricos, de forma, definitivamente, não histórica, ou até talvez, anti-histórica. Isto é bastante temerário, se estamos tão preocupados com a integridade e a qualidade da história que ensinamos quanto estamos preocupados com a física.

• a exposição à história da ciência enfraquecia as convicções científicas necessárias à conclusão bem sucedida da aprendizagem da ciência (baseada em Thomas Kuhn)

Cuidados

• distorcer a história (por transformá-la em uma mera cronologia e seqüência de nomes famosos)

• reproduzir a versão "popular" (geralmente errada) da história

Mitos e declarações dúbias (Século XX)

• Físicos anunciaram ao final do Século XIX: “A Física acabou...”

• A quantização da radiação eletromagnética: Planck em 1900

• O resultado nulo da experiência de Michelson-Morley (detecção do movimento da Terra através do éter) levou Einstein a propor a teoria da relatividade restrita

H. Kragh em “Quantum Generations”, (Princeton U.P., 1999)

• A experiência de Millikan sobre o efeito fotoelétrico comprovou a teoria quântica de Einstein

• A teoria da relatividade geral de Einstein foi confirmada pelas observações de Eddington do “bending” da luz pelo Sol no eclipse de 1919

• A catástrofe do ultravioleta

A História da Física no Currículo Escolar

Reconhecer a Física enquanto construção humana, aspectos de sua história e relações com o contexto cultural, social político e econômico

Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio (1999)

Desenvolver uma ética de atuação profissional e a conseqüente responsabilidade social, compreendendo a ciência como conhecimento histórico, desenvolvido em diferentes contextos sócio-políticos, culturais e econômicos.

Diretrizes Curriculares para os Cursos de Graduação de Física (1999)

Conteúdo específico: História e evolução das idéias da física: cosmologia antiga; a física de Aristóteles; a física medieval; as origens da mecânica e o mecanicismo; evolução do conceito de calor e da termodinâmica no período pré-industrial; a teoria eletromagnética de Maxwell e o conceito de campo; os impasses da mecânica clássica; radioatividade e as origens da física contemporânea; as teorias da relatividade e quântica e suas implicações na física da matéria condensada, física atômica, física nuclear, e na tecnologia;

Exame Nacional de Cursos (Provão) - 2001

Inovações no ensino das ciências, tendo como meta a "alfabetização científica dos cidadãos norte-americanos até 2061".

Programa norte-americano Science 2061

Diretrizes do Conselho Nacional de Currículo (Grã-Bretanha) – (1988):

• distinguir entre asserções e argumentos pautados em dados e provas científicas e os que não o são;• considerar o modo pelo qual o desenvolvimento de uma determinada teoria ou pensamento científico se relaciona ao seu contexto moral, espiritual, cultural e histórico;• estudar exemplos de controvérsias científicas e de mudanças no pensamento científico.

A história da Ciência e a psicologia da aprendizagem

A hipótese fundamental da epistemologia genética é de que existe um paralelismo entre o progresso alcançado na organização lógica e racional do conhecimento (história da ciência) e os processos psicológicos formativos correspondentes

Piaget (1970) – Epistemologia Genética

Uma experiência didática: O ensino da Física Moderna com abordagem

histórica (1982-85)

• A Teoria da Relatividade Restrita (Einstein – 1905) “Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento”

• O quantum de Planck (1900) “Sobre um aperfeiçoamento da equação de Wien para o espectro” “Sobre a lei de distribuição de energia no espectro normal”

• Teoria atômica de Bohr (1913) “Sobre a constituição de átomos e moléculas”

• A velha teoria quântica Livro do S.I. Tomonaga “Quantum Mechanics”,

• O modelo nuclear do átomo (1911) Rutherford: “O espalhamento de partículas e pela matéria e a estrutura do átomo”

• O quantum de Einstein (1905) “Acerca do ponto de vista heurístico sobre a criação e transformação da luz”

Avaliação: ????????

• A mecânica matricial Trabalho de Heisenberg conforme abordado no Tomonaga

• O nascimento da mecânica ondulatória O trabalho de L. De Broglie e as quatro comunicações de Schrödinger

• A teoria atômica e o espectro do corpo negro Trabalho de Einstein sobre a emissão e absorção de radiação eletromagnética por átomos

Estudos de Caso

“...There are honorable ways of using the history of science [to teach physics]. One of these it to say: ‘This is not history of science, but it is a lesson which I have learned by my study of history of science’”.

Gerald Holton

Promover ciclo de estudos sobre História e Filosofia da Física para docentes nos departamentos profissionais.

Aprimorar o conteúdo na disciplina “História da Física” do currículo da graduação;

Trabalhar o tema na formação continuada do professor

 Introduzir o tema em “Práticas de Ensino” na formação inicial

Referências• S. G. Brush, “The Role of History in the Teaching of Physics”, Phys. Teach. 7, 271 (1969).• S.G. Brush and A.L. King (eds.) “History in the Teaching of Physics”, (U.P. of New England, Hanover, 1972)• R. A. Uritam, “Medieval Science, the Copernican Revolution, and Physics Teaching, Am. J. Phys. 42, 809 (1974).• S. G. Brush, “Should the History of Science be Rated X?, Science 183, 1164, (1974).• Michael R. Mattews, História e Ensino de Ciências: A tendência atual da Reaproximação em Science & Education 1 (1), 11 (1992). Versão em português em Cadernos Catarinense de Ensino de Física 12 (3), 164 (1995).• M. R. Matthews, “Science Teaching - the Role of History and Philosophy of Science” (New York: Routledge, 1994).