AS COMPREENSÕES EPISTEMOLÓGICAS DE ÁTOMO E MOLÉCULA EM LIVROS TEXTOS DE BIOLOGIA

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AS COMPREENSÕES EPISTEMOLÓGICAS DE ÁTOMO E MOLÉCULA EM LIVROS TEXTOS DE BIOLOGIA Sérgio Choiti Yamazaki (Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul-UEMS e Universidade Federal de Santa Catarina-UFSC) Regiani Magalhães de Oliveira Yamazaki (Universidade Federal de Santa Catarina-UFSC – Bolsista-CNPq) Sandro Livramento Machado (Universidade Federal de Santa Catarina-UFSC - Bosista-Capes) Resumo A pesquisa analisa a inserção dos conceitos de átomo e de molécula em livros textos de Biologia tendo como parâmetros as situações ela acontece. Procuramos verificar se os conceitos são abordados por meio dos contextos de suas descobertas a partir dos quais poderá haver uma contribuição para o entendimento das discussões inerentes à evolução científica. Os resultados indicam que os conceitos são introduzidos prioritariamente através de definições, atribuindo uma compreensão que pode auxiliar a formação de professores de Ciências e Biologia por meio de um fazer científico empirista e dogmatista, estabelecendo-o como uma atividade que busca por uma verdade absoluta. Palavras chave: átomo, molécula, formação de professor, concepção epistemológica, contexto da descoberta. Introdução A crença na existência dos átomos é muito antiga, e pode ser encontrada nos estudos sobre as concepções existentes na antiguidade. No entanto, durante a idade média ela não teve grande desenvolvimento como o que parece ter ocorrido no renascimento, com pesquisas como as de Descartes, Boyle, Newton, Boscovich e outros nos séculos XVII e XVIII (CHAGAS, 2011). Desenvolvimentos posteriores, como o peso atômico de Dalton, a teoria da ligação química de Berzelius, a hipótese de Avogadro e Ampère, levaram a uma discussão que problematizavam a existência de átomos. Além dessa acirrada disputa entre, de um lado, os defensores da existência de átomos, e de outro aqueles que não acreditavam nessa realidade, havia argumentos de ordem epistemológica que também questionavam a existência dos átomos, como o positivismo de

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Comte, para o qual somente aquilo que é perceptível pelos sentidos é digno de ser estudado (Ibid.). Somam-se a estes, a constituição de ordem metafísica ou, como nos aponta Crossi Filho e Dion (2010) e Dion (2006), de ordem teológica, tal como a descrição, permeada por influência divina, da ação a distância como forma de interação entre átomos, na obra de Newton. Cohen e Westfall (2002), citando o historiador Alexandre Koyré, apontam para a noção de uma força hiperfísica, ou seja, para a ação de Deus na obra newtoniana, que diz respeito à ação entre átomos. A seguir, expomos argumentos de cientistas contra a existência dos átomos, citados por Chagas (2011, p. 9): A questão se os átomos existem ou não tem pouco significado do ponto de vista químico; esta discussão, até certo ponto, pertence à Metafísica. (Argumento de A. Kekule, que viveu entre 1829 e 1896) O sistema [atômico] está inteiramente fundamentado em três hipóteses: igualdade do número de moléculas dos gases em um mesmo volume; constituição diatômica das moléculas dos gases simples; enfim, formação de todas as combinações químicas por substituição do elemento nas moléculas diatômicas. Se elas não são verificadas (e os fatos expostos parecem contradizê-las), não resta mais que um romance engenhoso e sutil e de novas convenções de linguagem. (Argumento de M. Berthelot (1827-1907) Átomos e moléculas não existem como tais. São meros esquemas para facilitar o raciocínio e logo estarão esquecidos na poeira das bibliotecas. (Argumento de W. Ostwald, que viveu entre 1853 e 1932)

Entre os físicos, os anti-atomistas argumentavam que as equações diferenciais com funções contínuas descreviam bem a natureza. Além disso, os argumentos não tinham somente um caráter científico, tinham também ênfases filosóficas, ideológicas e políticas (NYE, 1986 apud CHAGAS, 2011). É no contexto dessa discussão que o botânico Robert Brown (1773-1858) em 1827 fez uma importante observação com a ajuda de um microscópio: grãos de pólen da planta Clarckia pulchella, em água, em suspensão na água se movendo. Embora tenha havido desconfiança de que o movimento pudesse estar acontecendo porque os mesmos eram dotados de vida – a tal ponto que Brown denominou este fenômeno de “vivid motion” (BROWN, 1928) –, a agitação também foi vista com materiais não inanimados, como ouro e argila. No entanto, vem de muito tempo a compreensão de que a existência de átomos pode explicar todos os fenômenos, inclusive os relativos à vida (MELO, PEDUZZI, 2007). Deduções teóricas, como as de P. Langevin (1872-1946), M. Smolochowski (18721917) e A. Einstein (1879-1955), e pesquisas empíricas, como as de T. Svedberg (1884-1971) 6822

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e J. Perrin (1870-1942) foram feitas para explicar o movimento observado por Brown; porém elas não foram suficientemente convincentes para os pesquisadores. Particularmente, um estudo de Perrin (Les Atomes), publicado em 1913, faz uma revisão do que tem sido publicado a respeito da existência ou não de átomos e moléculas, e infere que muitas das investigações feitas convergem para a existência de uma realidade molecular. Para Chagas (2011), “o livro é uma resposta aos descrentes da realidade molecular, mostrando que um grande número de fenômenos aparentemente desconectados poderia ser explicado pela teoria molecular renovada pelos recentes avanços”(p.13). As pesquisas de Perrin parecem ter sido decisivas para que boa parte da comunidade de cientistas se convencesse da existência de átomos e moléculas: O trabalho sobre as leis que governam o movimento browniano e a sua brilhante confirmação experimental por Perrin e colaboradores alguns anos depois foram decisivos para a aceitação da realidade de átomos e moléculas. (SALINAS, 2005: p. 264)

Apesar da convergência entre teoria e experimento, “não há nenhuma prova ou experimento crucial com relação à realidade molecular” (CHAGAS, 2011, p.15), e sim “um conjunto enorme de fatos que só podem ser explicados em seu conjunto pela teoria atômicomolecular” (Ibid., p. 15). As questões que nos interessam nessa pesquisa, tendo em vista que há pesquisas que indicam concepções distorcidas com relação ao conteúdo e com o contexto da descoberta, além das interpretações epistemológicas envolvidas (CARNEIRO, ROSA, 2003), são as seguintes: essa discussão histórica é apresentada nos livros de Biologia? Se a resposta é positiva, de que forma ela é feita, que perspectivas epistemológicas estão envolvidas? Se a resposta é negativa, quais as conseqüências disso, do ponto de vista da formação epistemológica dos estudantes?

Metodologia da pesquisa A seleção dos livros didáticos foi efetuado através do levantamento dos Projetos Políticos Pedagógicos das Universidades Públicas e Particulares do Estado de Mato Grosso do Sul. Foram analisados quatro livros básicos, os mais utilizados nos cursos de formação de professores de Ciências e Biologia; destes, três deles tratam de estudos do campo da Biologia Celular e Molecular e um está voltado à Biologia Geral. Esses livros fazem parte do material de estudo dos primeiros anos dos cursos, e podem se constituir como bom material de análise para nossa questão de pesquisa.

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Três livros (ALBERTS, et al., 1999; CAMPBELL, REECE, MITCHELL, 1999; RAVEN, EVERT, EICHHORN, 1996) introduzem tanto o conceito de átomo como o de molécula por meio de definições, não dando abertura para discussão histórico-epistemológica nem a debates que levem a reflexão sobre objetivação em torno de significados mais precisos dos conceitos e de suas limitações teóricas e fenomenológicas; e em um deles (JUNQUEIRA, CARNEIRO, 1997) os conceitos não são definidos.

Resultado e Discussão Alberts et al. (1999), definemátomo como a menor partícula de um elemento “que ainda possui todas as propriedades químicas características deste elemento” (p. 37) e molécula como “um agregado de átomos mantidos unidos por ligações covalentes” (p. 43).Campbell, Reece e Mitchell (1999) definem átomo como “a menor unidade da matéria que ainda retém as propriedades de um elemento” (p. 24) e molécula como “dois ou mais átomos mantidos juntos por ligações covalentes” (p. 28).Raven, Evert, Eichhorn (1996) definem átomo como “a menor unidade até a qual um elemento químico pode ser dividido e ainda assim reter as suas propriedades características” (p. 687). Na página 662, os autores afirmam: “Toda matéria é composta de átomos (origem grega, que significa “indivisível”), as menores unidades dos elementos” e moléculas, “a menor unidade possível de um composto, consistindo em dois ou mais átomos” (p. 699), e afirmam: “os átomos podem ser mantidos juntos por forças conhecidas como ligações químicas; um conjunto de átomos mantidos juntos através de ligações químicas é denominado molécula” (p.665). Em todo o conteúdo dos livros citados, essas noções são utilizadas como aparatos não problematizáveis, o que pode inclusive levar ao questionamento sobre se eles se constituem como elementos apreendidos teoricamente, empiricamente observados (e nesse caso de forma direta ou por meio de instrumentos de medida) ou de outra forma, como de alguma relação entre teoria e experimento, corpo teórico e observação. Como os conceitos de átomo e de molécula são centrais para o campo da Biologia, a análise que fazemos de sua introdução nos livros textos de Biologia permite questioná-la como formadora de ideias a respeito da visão que acabam instrumentalizando os estudantes e futuros profissionais (e quem sabe, para toda a vida profissional) para pensar a ciência, principalmente do ponto de vista da elaboração do conhecimento acadêmico. Qualitativamente, as definições são idênticas, e em nenhum caso há explicações a respeito dos estudos que levaram a inferir a existência de átomos e de moléculas, como 6824

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historicamente podem ser encontrados. Em outros termos, não há um trabalho que visa à contextualização histórica para que as noções sejam debatidas, muito menos de exploração analítica do contexto da descoberta (REICHENBACH, 2006), ou seja, dos “momentos de criação das ideias e proposições” (GURGEL, 2010, p. 84), dos caminhos pessoais que fizeram com que os cientistas, por exemplo, chegassem a determinadas conclusões (SIQUEIRA, PIETROCOLA, 2006). O que ocorre nos livros é uma evolução conceitual que considera a existência de átomos e de moléculas como pressuposições não passíveis de discussão, levando ao desenvolvimento de temas ou de disciplinas que se utilizam desse a priori para explicação de fenômenos naturais. Nesse sentido, para efeito de exemplificação, citamos o caso do livro de Junqueira e Carneiro (1997), que expõe o conceito de molécula para explicar a complexa pesquisa sobre a origem da vida através da noção de um “caldo primordial rico em moléculas inorgânicas” (p. 12). Assim, o campo da Biologia, representado por seus livros-textos, não parece ter como preocupação o questionamento sobre as pressuposiçõesque envolvem os átomos e as moléculas, não permitindo que eles sejam alvo de problematizações. Esses elementos parecem constituir a base para o desenvolvimento de perspectivas teóricas e experimentais, dando origem a elementos já estáveis na área, como o de substância – “A matéria é formada por uma combinação de elementos: substâncias como o hidrogênio ou o carbono que não podem ser quebrados ou convertidos em outras substâncias por meios químicos” (ALBERTS, 1999, p. 37) – e de célula – “as características das substâncias que não sejam os elementos puros (incluindo os materiais que formam as células vivas) dependem da maneira como os seus átomos estejam ligados entre si em agrupamentos que constituem as moléculas” (Ibid., p. 37). Esse formalismo adotado com relação aos conceitos de átomo e molécula parece ser reproduzido em livros do ensino médio, como indica o livro de Amabis e Martho (2002):

A matéria, tanto a que compõe os seres vivos como a que compõe as coisas inanimadas, é formada por pequeníssimas partículas, os átomos (...) Na natureza, os átomos dos elementos químicos raramente se encontram isolados; quase sempre eles estão unidos por meio de ligações químicas, formando moléculas (AMABIS, MARTHO, 2002, p. 90).

Em sintonia com o que afirmamos, Carneiro e Gastal (2005) afirmam que “os livros didáticos utilizados pelo professor em sua prática docente apresentam exemplos que seguem o mesmo modelo dos livros universitários” (p. 38), o que pode levar a um duplo reforço sobre a formação do professor. Além do mais, mesmo quando a história da ciência é utilizada nos 6825

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livros, ela é feita desvinculada de seu contexto cultural (Ibid, p. 33), limitando a compreensão da ciência enquanto pura atividade acadêmica, sem relação com a sociedade como um todo. Que compreensão sobre a ciência pode estar sendo formado por meio dessa forma de apresentar um conceito? Algumas pesquisas, tendo textos didáticos como objeto de pesquisa, apontaram a ocorrência de formas de exposição que levam a compreensões conceituais equivocadas (SANTOS, BAPTISTA, 2009; CARDOSO-SILVA, OLIVEIRA, 2013), e a certas concepções que acabam distorcendo o fazer científico e distanciando-o daquele que pode ser encontrado nos saberes de referência, como em artigos do campo histórico ou epistemológico. Alguns dos autores desses trabalhos interpretaram os textos didáticos como sendo dogmatistas (LOPES, VASCONCELOS, 2012) e que podem formar a concepção de que a ciência se faz primordialmente por meio dos sentidos, sendo instigados a concebê-la como um trabalho empírico por natureza (KÖHNLEIN, PEDUZZI, 2002). No entanto, há pesquisas que identificam, além destas, outras concepções em alunos do ensino fundamental e médio, como a visão animista do átomo (GOMES, OLIVEIRA, 2007), o que nos faz remeter à semelhança com a primeira desconfiança de Brown ao perceber movimentos dos grãos de pólen. De acordo com El-Hani, Tavares, Rocha (2004), a história da ciênciapode oferecer estratégias de ensino que de alguma forma apontem caminhos em direção ao ensino aprendizagem destes conceitos, além da apresentação de definições; isso pode ser feito através de analogias entre o que ocorreu na evolução conceitual e o que os alunos pensam. Scheid, Ferrari e Delizoicov (2007), em pesquisa empírica sobre Biologia Molecular com alunos de um curso de Ciências Biológicas, apontam que eles concebem o conhecimento científico como absoluto, moldado por uma concepção indutivista-empirista e ateórica. Os resultados também apontam que os estudantes tiveram dificuldades para distinguir entre modelo e realidade, e os autores fazem relação entre esses resultados e a falta de discussões epistemológicas no curso de formação básica. Além disso, ao não apresentar os conceitos como uma construção que resulta de uma complexa discussão teórico-experimental, ela pode ser inserida, por um lado, como um aspecto da natureza que foi descoberta por via de uma precisa observação empírica, ou de outro, como uma descoberta metafísica de viés ontológico feita por algum gênio dotado de rara inteligência. Nos dois casos, o que está oculto é a busca da verdade (absoluta), e não de uma verdade (que pode ser problematizada), “não confundindo a procura de mais verdade com a busca “da” verdade (como se de um absoluto se tratasse)” (CACHAPUZ, PRAIA, JORGE, 2004, p.371). Assim, essas imagens podem ser conhecidas como a de um realismo 6826

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ingênuo “em que as idéias científicas seriam a reprodução precisa da natureza, fazendo tábua rasa de todo o processo de idealização e de imaginação criadora, necessariamente presente na construção do conhecimento científico” (Ibid., p. 372). Como afirma Fourez (2003), uma das formas de pensar a noção de representação é que ela é uma “imagem exata do real: seu espelho”. Porém, “pode-se também falar de uma representação como da construção humana” e nesse caso ela “não é absolutamente o espelho da realidade; ela é como um “mapa”. É um artefato humano, é uma técnica, é uma encenação em função de objetivos (p. 120). No entanto, em face da representação enquanto imagem exata do real, “no essencial, o que prevalece é (...) o realismo ingênuo, em que o conhecimento é (supostamente) a representação estrita de um mundo ontológico externo” (CACHAPUZ, PRAIA, JORGE, 2004, p. 372), cuja formação teve a contribuição dos manuais escolares (Ibid.). Ao serem abordados fora da esfera do contexto da descoberta, e através de definições, os conceitos de átomo e de molécula podem construir a imagem de uma ciência inquestionável, até porque em outras disciplinas do curso de Biologia, esses conceitos não são colocados para discussão, mas são utilizados para descrição e aprofundamento de outros campos disciplinares contemporâneos, como é o caso da Genética, da Biologia Celular e Molecular.

Considerações Salientamos que não queremos com este trabalho reduzir a Biologia à Química e à Física, pois, como afirma Mayr (2005), a Biologia é uma ciência autônoma, com características que não são encontradas em nenhuma outra. Porém, o átomo e a molécula são elementos conectores destas ciências. Logo, a compreensão quanto aos processos de construção destes saberes torna-se fundamental às três áreas. Assim, diante dos problemas epistemológicos referentes às concepções de átomo e de molécula nos livros textos de Biologia, e diante do papel formador que o livro texto apresenta nas licenciaturas, apontamos para a necessidade de uma articulação entre seu ensino, a história e a filosofia da ciência, em especial a articulações que envolvem o contexto da descoberta, na formação inicial de professores de Biologia, a fim de problematizarmos concepções dogmáticas do saber, buscando aproximá-las da construção do conhecimento como elemento processual, ao invés de um produto pronto e acabado.

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