Divisão de Ensino de Química da Sociedade Brasileira de Química (ED/SBQ) Departamento de Química da Universidade Federal de Ouro Preto (DEQUI/UFOP)
História, Filosofia e Sociologia da Ciência – HFS
Lei de Boyle? Planejar com História e Filosofia da Ciência para a Educação Básica. Roberto Dalmo Varallo Lima de Oliveira (PQ)1,2*, Cristiano B. Moura (PG)2, Andréia Guerra (PQ)2, Glória Regina Pessôa Campello Queiroz (PQ)2,3*
[email protected] 1 – Universidade Federal do Tocantins – Campus Araguaína – UFT Endereço. Araguaína – TO. Endereço: Rua Paraguai, s/n - Setor Cimba, CEP: 77.838-824 2 – Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca – CEFET/RJ Avenida Maracanã, 229. Maracanã – Rio de Janeiro – RJ. CEP 20271-110 3 – Universidade do Estado do Rio de Janeiro – UERJ Rua São Francisco Xavier, 524. Bloco B, Sala 3019. Maracanã – Rio de Janeiro – RJ. CEP 20559-900 Palavras-Chave: Planejamento, História e Filosofia da Ciência, Ensino de Química RESUMO:
O presente trabalho buscou a construção de um planejamento de Ensino-Aprendizagem para uma aula sobre Lei de Boyle. Como caminho condutor, utilizou-se a interface história e filosofia da ciência – experimentação e a produção de um texto de apoio. Com o objetivo de aplicação no ensino médio, a proposta busca uma reflexão que percorre as etapas do planejamento, os desafios para planejar inserindo história e filosofia da ciência e discute os objetivos didáticos desta inserção, com vistas à discussão de aspectos da natureza da ciência.
1- INTRODUÇÃO O início de ano nas instituições de ensino é marcado pelo momento no qual é feito o planejamento para o ano letivo. Os professores recebem fichas para descrever quais conteúdos a serem abordados em cada bimestre, os objetivos que pretendem alcançar e as estratégias pedagógicas irão utilizar. Porém, o ato de planejar é visto por muitos professores como meramente burocrático e praticamente sem nenhum efeito prático sobre a realização das atividades didáticas. Seria o planejamento apenas um ato burocrático? Vasconcellos (2012) mostra que essa visão burocratizada do planejamento ganha força a partir de algumas atitudes cotidianas como: a pressão exercida pelos coordenadores sobre os professores para a entrega dos planejamentos de Ensino e Aprendizagem e, em seguida, a falta de valorização e feedback ao projeto entregue. Essa atitude de arquivamento gera um descaso que se traduz em cópias de livros didáticos ou de projetos feitos por colegas. No que concerne a instituições de ensino, o autor cita que a burocratização do ato de planejar é uma construção histórica que deriva principalmente da força que concepções administrativas exerceram ou exercem sobre a educação. Uma visão antidemocrática e baseada em um modelo de escola que dá ênfase na divisão social do trabalho escolar entre os que “pensam” e os que “executam”. Com isso, o planejamento passou a ser compreendido como a atividade de preencher formulários com objetivos educacionais e os professores, compreendidos como técnicos da formação. Para o autor é fundamental uma mudança de ótica e uma re-significação do termo. Deve-se resgatar a “necessidade” e a “possibilidade” do planejamento. No que se refere à necessidade do planejamento, o autor afirma a percepção da premência de uma mudança na qual o educador é o sujeito da transformação. Com isso, o ato de planejar torna-se uma questão política, que envolve jogos de poder e compromisso com a reprodução ou transformação social. Já o planejamento enquanto XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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possibilidade estabelece um diálogo com a regularidade da realidade (educacional) em questão e a possibilidade de mudanças, ou seja, só é possível planejar encarando que há uma regularidade em fatos e condições sociais, mas também só se faz planejamento se há uma possibilidade de mudança. 1.1-
VISÕES RESTRITAS SOBRE A PRÁTICA CIENTÍFICA
A compreensão de questões relacionadas a Natureza da Ciência (NdC) está presente nos Parâmetros Curriculares Nacionais (BRASIL ,1998), indicando que os estudantes devem compreender a Ciência como um empreendimento humano, em constante transformação e relacionada a questões históricas, sociais e culturais. Esse movimento de compreensão do fazer ciência é apresentado por Lederman (2007) como importante componente para a alfabetização científica, sendo relevante tanto para questões pragmáticas, democráticas, culturais e morais, quanto para facilitar o aprendizado da ciência como matéria escolar. Gil Pérez et al (2001) destacam que, no que tange à prática científica, tanto estudantes quanto docentes apresentam visões consideradas reduzidas, ou incoerentes com o que é mais aceito pelos filósofos e historiadores da ciência. Entre elas estão: 1) visão descontextualizada de ciência, sendo considerada socialmente neutra e isolada do meio em que é produzida; 2) concepção individualista e elitista, mostrando a ciência feita por homens extremamente inteligentes que trabalham isolados em seus laboratórios; 3) a questão empírico-indutivista, ateórica, que consiste de grande ênfase na observação e na experimentação; 4) visões rígidas, algorítmicas, infalíveis que não deixam claro o caráter tentativo, as dúvidas e a criatividade na ciência; 5) visões não problematizadoras e ahistóricas, na qual a Ciência é um conhecimento acabado e dogmático; 6) visões exclusivamente analíticas, ou seja, ciência ”superespecializada”, que trata de situações simplificadas e idealizadas; 7) visões acumulativas, na qual a Ciência não inclui crises e nem remodelações. Essas visões deveriam ser abordadas no ensino de ciências para que pudessem ser ampliadas, entretanto Vázquez-Alonso (2008) adverte que o ensino de questões relativas à NdC não deve ser uma doutrinação a partir das crenças atuais, mas a apresentação de diversos pontos de vista para que haja a possibilidade de refletir criticamente sobre essas questões. Assim, Kapitango-a-Samba (2005)destaca a História e a Filosofia da Ciência (HFC) como uma forma de elaboração-reelaboração crítica dos fatos históricos; compreender esse processo colaboraria para ampliara visão de natureza da ciência existente. Já Porto (2010) acrescenta que a História e Filosofia da Ciência ajudam a entender onde o cientista trabalha, suas motivações, suas interações com a comunidade científica e com a sociedade em geral, além de mostrar a complexidade da ciência do ponto de vista das relações políticas e sociais. 1.2– A ESCRITA DA CIÊNCIA Qual História da Ciência é capaz de buscar essas reflexões sobre Natureza das Ciências? É preciso compreender o movimento de reestruturação da escrita histórica, chamada de “Nova Historiografia da Ciência”. Afonso-Goldfarb e Beltran (2004) defendem que a História da Ciência era escrita de uma forma enciclopédica, ou seja, baseada em relatos lineares de fatos científicos sem uma busca pela compreensão do contexto no qual o fato histórico foi produzido, além de dar ênfases a figuras “geniais” e não a processos coletivos da construção do conhecimento. Dessa XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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forma, uma abordagem contemporânea dos historiadores da ciência busca a contextualização de ideias científicas, dando ênfase aos processos de ruptura com ideias anteriores, valorizando saberes populares, aspectos psicológicos e sociais que contribuíram na construção dos conceitos científicos. Essa nova historiografia busca também um diálogo constante com a Filosofia das Ciências dando ênfase aos processos do fazer científico destacados anteriormente. Trindade et. al. (2010) realçam que a abordagem via História da Ciência possibilitaria que os alunos percebessem que os conhecimentos científicos não são isolados das necessidades da sociedade da época. Importância também apontada pelos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN+) ao destacar que “A simples cronologia sobre essas idéias, como é geralmente apresentada no ensino, é insuficiente, pois pode dar uma idéia equivocada da ciência e da atividade científica, segundo a qual a ciência se desenvolve de maneira neutra, objetiva e sem conflitos, graças a descobertas de cientistas, isolada do contexto social, econômico ou político da época” (BRASIL, 2002)
É importante notar que a utilização da história da ciência no ensino de química é recomendada desde a década de 30, na reforma de Francisco Campos (PORTO, 2010). No entanto, o que diferencia o emprego de história da ciência naquele contexto do atual, segundo Porto (2010) é a visão historiográfica de como era a produção científica (linear, acumulativa, feita por “gênios” e caminhando em direção ao progresso), bastante diferente da nova historiografia da ciência. 1.3– A BUSCA PELO PLANEJAMENTO Atividades experimentais são ferramentas muito utilizadas, sobretudo nas aulas de química, entretanto Silva, Machado e Tunes (2010) nos mostram que, muitos professores solicitam aos alunos que observem os fenômenos e que, a partir do experimento, formulem e expliquem teorias. É necessário que ao fazer isso, o professor tenha consciência (e comunique isso aos alunos) de que a atividade experimental está testando a capacidade de generalização daquela teoria e não “provando” a veracidade de suas afirmações de forma absoluta. Dessa maneira, a História e Filosofia da Ciência, em diálogo com a experimentação, contribuiriam na introdução do contexto histórico de alguns conceitos, e levaria à reflexão de que os conceitos não são prontos e estáticos, mas dinâmicos e alteráveis na medida em que não possam explicar novos fatos experimentais. A construção científica e a sua aprendizagem devem ser, portanto, um constante ir e vir entre o fazer e o pensar, entre os fenômenos e as teorias. A História e a Filosofia da Ciência, neste sentido, buscariam contribuir com a experimentação. Entretanto, é necessário observar as recomendações de Forato, Pietrocola e Martins (2011), que enfatizam que relatos de episódios históricos, devem ser reconstruídos de forma cuidadosa para conduzir o aluno à compreensão dos processos que levam à construção de conceitos em ciência. Para a construção de uma proposta pedagógica, segundo os autores, alguns desafios devem ser cuidadosamente enfrentados: i) O tema histórico deve favorecer os objetivos epistemológicos pretendidos; ii) deve estar adequado ao ambiente educacional; iii) deve contemplar aspectos viáveis para as possibilidades do professor para tratar o tema adequadamente. É necessário, após seleção do episódio histórico, determinar o tempo didático disponível para desenvolver as atividades didáticas adequadas a essa abordagem. Com isso, é imperativo realizar um recorte de forma que não haja risco de distorção XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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histórica ou criação de uma pseudo-história. Outro obstáculo apresentado é a simplificação e omissão: a história deve apresentar detalhes suficientes sobre a elaboração de teorias e outras questões para que não haja distorções. O relativismo também deve ser evitado, pois induz o estudante a pensar que teorias existentes para explicar fenômenos sejam apenas opiniões pessoais e não produto de uma racionalização sistemática do conhecimento. Além desses fatores, há a deficiência de materiais especializados para a utilização de história da ciência em sala de aula, versões históricas que apresentam pseudo-histórias e textos que mostram apenas o ponto de vista a partir do paradigma vigente. (FORATO; PIETROCOLA; MARTINS, 2011). Tendo em vista essa ressignificação do Planejamento, as visões reduzidas sobre a NdC e as possibilidades da História e Filosofia da Ciência no ensino, o presente trabalho tem como objetivo estabelecer reflexões sobre a elaboração de um Planejamento de Ensino-Aprendizagem para uma aula sobre Lei de Boyle. Assim, destacamos 1) a produção de um texto didático a partir da leitura de textos produzidos por historiadores da ciência; 2) a seleção de um experimento de baixo custo e organização da sequência didática. Por fim, iremos destacar as possibilidades e dificuldades para a produção do texto e implementação dessa sequência em sala de aula. 2- METODOLOGIA O planejamento da proposta didática foi elaborado durante as seguintes etapas; 1) Pesquisa bibliográfica utilizando livros didáticos e especializados, além de artigos de Ensino de Ciências, e sítios da internet para compreender como a Lei de Boyle é abordada atualmente no contexto do ensino médio; 2) Seleção dos aspectos sobre a Natureza da Ciência que deverão ser trabalhados durante a aula; 3) Pesquisa bibliográfica em textos históricos para elaboração do texto utilizado durante a aula; 4) Redação do texto buscando superar os obstáculos apresentados acima por Forato, Pietrocola e Martins (2011); 5) Busca por experimentos acessíveis a contextos escolares que não possuem muitos recursos e seleção do experimento; 4) Elaboração do planejamento final. 3- O MATERIAL PRODUZIDO O quadro apresentado a seguir esquematiza o planejamento elaborado após a realização de todas as etapas propostas pela metodologia. Definimos como “Objetivos Epistemológicos” as visões de Natureza da Ciência que poderão ser trabalhadas a partir do texto. Como “conteúdo abordado”, foi selecionada a Lei de Boyle, um tema recorrente no ensino médio. Como “ambiente educacional”, destacamos as possibilidades de aplicação dessa prática de acordo com o momento em que o tópico gases é trabalhado em disciplinas de Química da educação básica. Como “tempo didático”, estimou-se 50 minutos, o que equivale a 1 tempo de aula. Baseando-se no conteúdo Lei de Boyle, buscamos escrever um texto (ANEXO 1) a partir das referências citadas na Tabela 1, em que demos especial ênfase para a questão do vácuo, mostrando como diversos cientistas, dentro de seus contextos específicos, contribuíram para a construção de uma Lei, denominada hoje “Lei de Boyle”, deixando explícita a questão de Natureza da Ciência que propomos que se discuta. Por fim, buscamos um experimento de baixo custo para uma representação da relação inversa entre pressão e volume. XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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Quadro1: Planejamento
Planejamento Objetivos Epistemológicos
Problematizar e discutir os seguintes aspectos de NdC: 1) Ciência empirista, indutivista e ateórica; 2) Ciência construída por gênios isolados e especializados; Tópicos abordados a partir da discussão do texto “A lei dos gases de Boyle?” (PÉREZ et. al., 2001)
Conteúdo Científico
A relação entre pressão e volume nos gases (Lei de Boyle).
Ambiente Educacional O tema “gases” é abordado no 1° anodo Ensino médio em Química Geral ou e/ou durante o 3º ano em aulas de Físico-Química. Tempo didactic
Uma aula de 50 minutos
Recorde histórico
As concepções sobre o vácuo e alguns dos estudos que propiciaram a elaboração da lei dos gases.
Materiais utilizados
Texto produzido + Experimento
Referências para a construção do texto
MAAR, J. H. História da Química: primeira parte, dos primórdios a Lavoisier. (2008) MARTINS, R.A. O vácuo e a pressão atmosférica, da antigüidade a Pascal. (1989) RONAN, C. A. História ilustrada da ciência. Volume III da Renascença à Revolução científica (1987) ZATERKA, L. A Filosofia Experimental na Inglaterra do Século XVII: Francis Bacon e Robert Boyle. (2004) BENSAUDE-VINCENT, B.; STENGERS, I. História da Química (1992)
Elaboração do Experimento
O experimento consiste de uma seringa de 60 mL mais uma pequena bexiga de aniversário. Custo aproximado: R$ 5,00.
Sugestão de sequência didática
1) Elaboração do experimento (5 min.) 2) Leitura do texto pelos estudantes (20min) 3) Discussões sobre o texto e sobre experimento (25 min)
o
Proposta de Avaliação Sugerimos a avaliação com base na participação durante as discussões. A sequência didática proposta é iniciada com o experimento, a ser conduzido cuidadosamente pelo professor. Essa escolha (experimento no início) vai ao encontro da concepção de experimentação problematizadora de que falam Francisco Jr, Ferreira e Hartwig (2008); segundo essa concepção, o aluno é posto na posição de reflexão sobre o que foi observado e articulação com sua visão de mundo prévia. O professor XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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deve assumir um papel de problematizar essas explicações primárias dos alunos para o experimento e fazê-los reconhecer a necessidade de outros conhecimentos para interpretar os fenômenos observados, relacionando inclusive com pequenas situaçõesproblema relacionadas ao cotidiano, como por exemplo: “Quando Maria fez a trilha da Pedra do Sino (2275 m de altitude), percebeu que a embalagem da batata frita que trouxe de casa (nível do mar) estava estufada. Como a ciência poderia explicar esse estufamento da embalagem?”. Na visão de Bachelard (1996), o conhecimento científico só é possível a partir de uma pergunta, e é a partir dessa problematização inicial via experimentação que se darão os questionamentos que permitirão o desenvolvimento do conhecimento científico do aluno. O direcionamento do docente deve estar presente também na orientação sobre o que observar no momento do experimento, isto é, a que mudanças características do fenômeno o aluno deve estar atento. Em seguida, propomos uma leitura coletiva1 do texto com posterior discussão sobre os aspectos de Natureza da Ciência que podem ser abordados a partir do texto e também sobre a própria Lei de Boyle. Questionando ao final “Seria a relação P/V = Constante, uma Lei DE Boyle?” 4- À GUISA DE REFLEXÕES É importante o relato da atividade reflexiva como forma de compartilhar com a comunidade de pesquisadores em Ensino e com os professores/leitores as angústias, êxitos e dificuldades da elaboração de uma prática que se propõe inovadora, no sentido de sair de uma rotina meramente expositiva e ahistórica. É possível destacar que durante a produção do texto didático houve uma grande dificuldade de acesso a fontes primárias; dessa forma utilizamos fontes secundárias, algumas bastante referenciadas na literatura de história da ciência e da química, em específico. Alguns obstáculos para o professor do ensino fundamental e médio no que se refere à produção dos texto sutilizando elementos de história da química seriam, além da falta de tempo, o acesso às fontes primárias e mesmo secundárias de qualidade. Os livros didáticos em geral não trazem informações históricas relevantes para a construção de uma abordagem como a de nossa proposta, pois se centram em informações acessórias e biográficas ao tratar de história da ciência (SILVA; SANTOS; MENDONÇA, 2013), e mesmo os livros que são considerados “inovadores” pelas cartilhas do governo e que possuem uma apropriação mais evidente e completa de história da química, figuram dentre os menos selecionados pelos professores de escolas públicas (MOURA; GUERRA, 2013) Acreditamos que os aspectos de História e Filosofia da Ciência devem permear o ensino e não se tornarem enxertos, ou mais um conteúdo a ser abordado de forma estanque. Assim, é necessário que o professor saiba estabelecer os objetivos para sua prática e o melhor conteúdo para esse objetivo, ou seja, ele deve delimitar o conceito de NdC e o recorte histórico que se encaixam no conteúdo programático proposto pelo currículo. Em nosso caso, partimos do conteúdo de Lei de Boyle para planejar uma atividade que mostrasse explicitamente que as concepções de Ciência empíricoindutivista, ateórica e individualista são restritas. Acreditamos que o texto histórico reforça a exemplificação uma vez que o estudante perceberá que diversos outros 1
A forma como será feita a leitura coletiva depende do contexto de cada sala de aula, ou seja, a dinâmica usual da turma em questão. Há a possibilidade de pedir aos alunos que leiam trechos em voz alta para que todos leiam de forma conjunta ou pedir a leitura silenciosa de cada um iniciando posteriormente a discussão com perguntas sobre os aspectos que foram destacados como mais importantes pelos alunos. XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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cientistas contribuíram para algo que foi atribuído apenas a Boyle. Além disso, a interface entre história e filosofia da ciência e experimentação pode trazer boas contribuições no que se refere a questão da visão empirista-indutivista e ateórica. Ao trabalhar com o 1º ou 3º ano do ensino médio, buscamos elaborar um texto que não utilizasse de citações, mas que apresentasse a referência bibliográfica para que o aluno possa compreender que a história da ciência é escrita por pessoas que possuem suas concepções e visões de mundo e estão inseridas em um contexto histórico, ou seja, procuramos dar ênfase ao “Quem fala? De onde Fala? O que sustentou essa interpretação?”, entre outros, apresentados por Almeida (2004), mas de forma sutil através da utilização de referências bibliográficas. Esses tópicos podem e devem ser discutidos além da leitura do texto, assim o estudante compreenderá que a leitura da história deve ser feita de forma crítica. Nosso objetivo foi produzir uma sequência didática evitando os obstáculos levantados por Forato, Pietrocola e Martins (2011); assim, o texto produzido apresentou um recorte de Natureza da Ciência no sentido de mostrar ao estudante que uma lei, como a de Boyle, é construída a partir da influência de um contexto histórico e de muitos outros cientistas e suas ideias. No que se refere à abordagem da Lei de Boyle, buscamos estabelecer um recorte externo a ciência, mostrando o contexto inglês do século XVII e a tradição experimentalista, além de fazer um recorte interno à ciência para mostrar como o estudo do vácuo colaborou para a construção do ambiente necessário para que Boyle chegasse ao resultado final. É necessário ressaltar a importância de o professor ir além dos livros didáticos e paradidáticos e produzir seu próprio material. Esse texto busca estimular práticas que se utilizam de História e Filosofia da Ciência na Escola Básica e para buscar, com o Planejamento de Ensino e Aprendizagem, a superação das dificuldades que um professor terá ao planejar e executar uma aula de química baseada com enfoque histórico-filosófico. Dessa maneira, deixamos o texto, a sugestão do experimento e da sequência didática e alguns relatos das dificuldades de planejar. Como diz Vasconcelos (2012): “Planejar, então, pra quê? Para fazer acontecer; para transformar sonhos em realidade. Para transformar nosso trabalho, nossa relação com os alunos, a nós mesmos, a escola, a comunidade e, no limite, a própria sociedade.”
5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALMEIDA, M. J. P. M. Historicidade e Interdiscurso: pensando a educação em ciências na escola básica. Ciência & Educação, v. 10, n. 3, p. 333-341, 2004. BACHELARD, G. A formação do espírito científico: contribuição para uma psicanálise do conhecimento. Rio de Janeiro: Contraponto, 1996. BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Fundamental. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ciências Naturais. Brasília, 1998. BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. PCN+ Ensino Médio – Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Ciências da Natureza, Matemática e suas tecnologias. Brasília, 2002.
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FORATO, T. C. M.; PIETROCOLA, M.; MARTINS, R. A. Historiografia e Natureza da Ciência na sala de aula. Cad. Bras. Ens. Fís. v. 28, n.1, p. 27-59, 2011. FRANCISCO JR, W. E.; FERREIRA, L. H.; HARTWIG, D. R. Experimentação Problematizadora:Fundamentos Teóricos e Práticos para a Aplicação em Salas de Aula de Ciências. Química Nova na Escola, n. 30, p. 34-41, 2008. GIL-PÉREZ, D.; MONTORO, I.F.; ALÍS, J.C.;CACHAPUZ, A.; PRAIA, J. Para uma imagem não deformada do trabalho científico. Ciência & Educação, v.7, n.2, p.125-153, 2001. KAPITANGO-A-SAMBA, K. K.. História e filosofia da ciência no ensino de ciências naturais: o consenso e as perspectivas a partir de documentos oficiais, pesquisas e visões dos formadores. (Tese), São Paulo, 2011. LEDERMAN, N . G. Nature of science: Past, Present, and Future. In: Abell, S. K., Lederman, N. G. (Eds) Handbook of Research on Science Education, p. 831-880, 2007. MAAR, J. H. História da Química: primeira parte, dos primórdios a Lavoisier. Florianópolis: Conceito editorial, 2008, 946p. MARTINS, R. A. O vácuo e a pressão atmosférica, da antigüidade a Pascal. Cadernos de História e Filosofia da Ciência [série 2] 1 (3): 9-48, 1989. MOURA, C. B. ; GUERRA, A. Modelos atômicos em livros didáticos de química do PNLEM 2012: uma análise qualitativa à luz da história e filosofia da ciência. In: IX Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, Águas de Lindoia, 2013. PORTO, P. A. (2010) História e Filosofia da Ciência no Ensino de Química: Em busca dos objetivos educacionais da atualidade. In: SANTOS, Wildson Luiz P. dos; MALDANER, Otavio Aloisio (Org.). Ensino de Química em foco. Ijuí (RS): Unijui, 2010. p.159-180. RONAN, C. A. História ilustrada da ciência. Volume III da Renascença à Revolução científica. São Paulo: Círculo do Livro, 1987, 159p. SILVA, C. M. ; SANTOS, C. G. ; MENDONÇA, P. C. C. . Análise da História da Ciência em Livros Didáticos de Química Aprovados no PNLD 2012. In: Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, Águas de Lindóia, 2013. SILVA, R. R.; MACHADO, P. F. L.; TUNES, Elizabeth. Experimentar sem medo de errar. In: SANTOS, Wildson Luiz P. dos; MALDANER, Otavio Aloisio (Org.). Ensino de Química em foco. Ijuí (RS): Unijui, 2010. p.231-261 TRINDADE, L. S. P.; RODRIGUES, S. P.; SAITO, F.; ROXO BELTRAN, M. H. História da Ciência e ensino: Alguns desafios. In: Roxo Beltran, M. H.; Saito, F.; Trindade, L. S. P., Orgs. História da Ciência: tópicos atuais. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2010. p, 119-133. VASCONCELOS, C. S. Planejamento, projeto de ensino-aprendizagem e projeto politico-pedagógico. São Paulo. Ed. Libertad, 2012, 205p. VÁZQUES-ALONSO, A.; MANASSERO-MAS, M. A.; ACEVEDO-DÍAZ, J. A.; ACEVEDO-ROMERO, P. Consensos sobre a Natureza da Ciência: a Ciência e a Tecnologia na Sociedade. Química Nova na Escola. São Paulo, n.27, p. 34-50, 2008. ZATERKA, L. A Filosofia Experimental na Inglaterra do Século XVII: Francis Bacon e Robert Boyle. São Paulo: Associação Editorial Humanitas / FAPESP, 2004. 300 p. XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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ANEXO 1 A Lei dos Gases de Robert Boyle? Robert Boyle e seus valores históricos e culturais No do contexto da Inglaterra protestante do século XVII, é importante lembrar que a religião era uma das forças dominantes. A função do homem tornara-se servir a Deus em uma sociedade que se utilizava do conceito de vocação. Se Deus lhe deu uma habilidade, devemos trabalhar incessantemente para servi-lo. Nesse cenário, o trabalho científico adquiriu um valor religioso, uma vez que a forma mais simples de exaltar a Deus seria através do trabalho humano. Não diferente de outros cidadãos ingleses do século XVII, os cientistas viam sua ocupação como um meio de Glorificar a Deus e a principal Ciência que faria essa ponte entre Deus e o homem era a Ciência experimental, porque ela valorizava a prática e não a contemplação. A partir de meados do século XVII a Inglaterra tornou-se um dos principais locais de produção científica e, nesse cenário encontra-se Robert Boyle. Nascido em 1627 na Irlanda, filho do conde de Cork, lord chancellor da Irlanda, teve um ensino tradicional no Eton College, Inglaterra, onde permaneceu até 1938. Completou sua formação com viagens a França, Suíça e Itália e retornou a Inglaterra em 1944. Em 1958 muda-se para Oxford, onde fica até 1968, em seguida muda-se para Pall Mall onde fica até 1691 – ano de sua morte. Uma passagem relatada, sobre uma suposta experiência religiosa, aos 13 anos de idade, fez com que ele se convertesse – marca deixada por toda sua vida guiada pelo código puritano e de extrema devoção a Deus. Em sua obra está a publicação de “O Químico Cético” que continha a uma definição de elemento considerada moderna2, introduziu um método experimental rigoroso à Química, e percebeu que a Química deveria ser valorizada como ciência. Além desses pontos, Boyle realizou estudos sobre combustão, experimentos sobre calcinação, ácidos, fósforo, etc. e um estudo sobre gases, que será o foco de nosso texto.
Figura 1: Livro "O Químico Cético", de Robert Boyle
O que se discutia a respeito do vácuo? Atualmente aceitamos muito bem que o universo seja composto por inúmeras partículas minúsculas chamadas de átomos, mas será que sempre foi assim? E ainda, mais uma pergunta: o que existe entre o átomos? Se a sua resposta foi “o vácuo” volto à questão: será que sempre foi assim? Será que a ideia de vácuo foi facilmente aceita? Antigos atomistas defendiam a existência do vácuo e se opunham a Platão e Aristóteles, que acreditavam na matéria como algo contínuo, ou seja, sem espaços 2
Muitos historiadores consideram o nascimento da Química moderna a partir da definição de elemento de Robert Boyle, outros consideram esse marco a publicação do Tratado Elementar de Química de Lavoisier, na França, e aproximadamente 100 anos depois. No entanto, como apontam Bensaude-Vincent e Stengers (1992), na realidade, a intenção de Boyle ao evocar a possível definição de elemento, não era definir um novo conceito para elemento que se sobrepunha ao aristotélico, mas sim questionar a função da ideia de elemento na prática dos químicos. XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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vazios. Aristóteles (aproximadamente 300 a.C) tenta defender a impossibilidade da existência do vácuo, e argumenta contra os atomistas, ressaltando que todos os fenômenos que eram explicados pela existência do vácuo poderiam ser explicados sem essa suposição. “As coisas podem ser comprimidas sem ser por seus vazios, e sim porque elas espremem para fora aquilo que continham – como, por exemplo, quando a água é comprimida o ar que da dentro dela é expelido” (Aristóteles, Física). Em outros casos ele apresenta argumentos com outras explicações para fenômenos. Mesmo sendo um homem com grande capacidade argumentativa, não podemos pensar que as ideias de Aristóteles foi aceito por todos de maneira homogênea. São encontrados escritos como os de Lucrécio (De Rerum Natura) e Heron (Pneumática)que destoam do pensamento de Aristoteles. Apesar dessas divergências, a obra de Aristóteles ecoou fortemente pela Idade Média e trouxe à tona essa discussão. Na Idade Média, entre os árabes, temos Avicena (Século XI) tentando mostrar que não é possível a existência do vácuo. No século XIV, podemos destacar a heterogeneidade existente sobre o conceito de vácuo a partir de Jean Buridan defendendo a não existência e Nicholas de Autrecourt defendendo a existência do vácuo. Será que apenas os mais ligados ao pensamento de Aristóteles negavam a existência do vácuo? Durante o século XVII Descartes e Bacon, apesar de toda discordância com pensamento aristotélico, continuavam negando a existência do vácuo.
Figura 2: Barômetro de Mercúrio
No começo do século XVII já havia interesse em estudar sobre o peso do ar e a pressão atmosférica. Muitos falam que Torricelli foi quem “derrotou”, através da lógica experimental, a crença da não existência do vácuo. Porém, não devemos cair nesse reducionismo. Essa história é longa e possui diversos caminhos que mostram como foi sendo construído o conhecimento até que chegasse ao experimento de Torricelli. Em seus “Discursos Referentes a Duas Novas Ciências” (1638) Galileu afirma poder ser formado o vácuo. Outro fator foi o experimento de Gasparo Berti que antecede ao de Torricelli, sendo muito similar, mas feito usando água ao invés de mercúrio.
Em 1643, o experimento com mercúrio é realizado. Devido a facilidade de reprodução e de observação do experimento (uma vez que a coluna de mercúrio é muito menor do que a de água) este se popularizou. O experimento permite inferir que a causa da variação da altura da coluna de mercúrio seja a pressão atmosférica. Estudos posteriores vão deixar esses argumentos mais densos.
Para saber mais!!! O barômetro é um instrumento utilizado para fazer medições de pressão atmosférica. Como observado na figura 2, temos um tubo de vidro fechado em uma das extremidades e com aproximadamente 1 metro de comprimento. Ele é preenchido com e colocado sobre uma vasilha que também contém mercúrio. Após virar o tubo na vasilha, o mercúrio irá parar a uma altura de aproximadamente 76 cm se estiver ao nível do mar e a uma temperatura de 0° Celsius. Com isso determinou-se um padrão para medir pressão.
Esse cenário onde o vácuo era foco de estudos e experimentação, não demorou muito para sair do contexto italiano e espalhar-se pela Europa. O XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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experimento atribuído a Torricelli foi reproduzido em outros países e o vácuo tornou-se uma ideia cada vez mais aceita, uma vez que era observado ao ser formado no espaço entre o tubo de vidro e o mercúrio do experimento. O consenso sobre a possibilidade de existência induzida do vácuo chamou a atenção de Otto von Guericke (1602-1682), que através de seus estudos inventou a bomba de vácuo, instrumento utilizado por Boyle. A Lei de Boyle Boyle e Hooke tomaram conhecimento de investigações anteriores como o experimento do vácuo de Torricelli citado acima, e os experimentos propostos por Blaise Pascal que se utilizou da ideia de Torricelli (a pressão atmosférica equilibra a coluna de mercúrio) e concluiu que a altura deveria ser menor em grandes altitudes. Ainda nesse contexto, Robert Hooke (1635-1703), então assistente de Boyle, toma conhecimento da bomba de vácuo de Guericke, e a aprimora. Com ela, foi possível estudar os efeitos da pressão sobre o ar. Boyle utilizou-se de um tubo em formato de U com uma das extremidades fechada, onde era aprisionada uma quantidade de gás, que ocupava um volume V. Preenchendo Figura 3: Bomba de Vácuo original de Boyle o tubo com diferentes quantidades de mercúrio, obteve dados que mostravam que o aumento da quantidade de mercúrio comprime o espaço contendo gás no tubo; o volume V ocupado pelo ar no ramo menor pode ser medido e P representa a medida da pressão a que está submetido o gás na extremidade onde ele está aprisionado. Ele não teria se preocupado com a temperatura, logo seu experimento apresentou alguns desvios. Os resultados dos estudos com gases foram publicados entre1668 e 1689. Boyle considerava que a pressão dos gases era explicada pelo movimento das partículas e as considerava como molas capazes de serem comprimidas. Em paralelo, na França, o fisiologista francês Edme Mariotte, chegou a mesma conclusão, e segundo historiadores, sem saber do trabalho de Boyle. O trabalho de Mariotte diferencia-se do trabalho de Boyle por ter se preocupado em manter a temperatura constante, o que se aproxima da lei que conhecemos hoje. Pressão (P) x Volume (V) = constante à Temperatura constante
É importante destacar que a Lei de Boyle foi construída através da influencia de Guericke, Torricelli, Mariotte, Pascal, mesmo não pertencentes ao mesmo grupo de trabalho ou ao mesmo país. Como cita Juergen Maar, “A ciência não é a criação de alguns ‘grandes nomes’, mas muito mais uma criação coletiva que nasce quando está madura para tal e num contexto fértil para as ideias científicas”.
XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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Experimentando: Materiais: Seringa de 60mL/ Bola de aniversário; 1) E o encha um balão de aniversário e dê um nó; 2) Coloque dentro da seringa; 3) Com o dedo tape a seringa e observe o tamanho do balão nos nas diferentes pressões.
Referências do Texto: MAAR, J. H. História da Química: primeira parte, dos primórdios a Lavoisier. Florianópolis: Conceito editorial, 2008, 946p. MARTINS, Roberto de Andrade. O vácuo e a pressão atmosférica, da antigüidade a Pascal. Cadernos de História e Filosofia da Ciência [série 2] 1 (3): 9-48, 1989. RONAN, C. A. História ilustrada da ciência. Volume III da Renascença à Revolução científica. São Paulo: Círculo do Livro, 1987, 159p. ZATERKA, Luciana. A Filosofia Experimental na Inglaterra do Século XVII: Francis Bacon e Robert Boyle. São Paulo: Associação Editorial Humanitas / FAPESP, 2004. 300 p. BENSAUDE-VINCENT, B.; STENGERS, I. História da Química. Lisboa: Instituto Piaget, 1992, 402 p. Lista de Imagens: Figura 1: Retirada de Figura 2: Adaptada de Figura 3: Retirada de
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