O quadro-síntese a seguir explorado apresenta a estratégia
didática delineada para o estudo do tema „ondas mecânicas‟. A categoria „contexto de análise‟ expõe dimensões presentes no modelo
de Huygens com potenciais didáticos significativos para abordagem do modelo atual de ondas, destacando-se: a imagem mecanicista da natureza; ausência da idéia de força restauradora no modelo mecânico das ondas; a natureza do éter: interpretação do mecanismo de restauração de equilíbrio; ausência da idéia de interferência de ondas. As
categorias que integram o contexto didático caracterizam os possíveis objetivos de natureza histórico-epistemológica e conceitual seguidos
da dimensão problematizadora correspondente à dimensão histórica do „contexto de análise‟. A categoria „conceitos físicos‟ ilustra os conhecimentos possíveis de se explorar junto à exposição histórica. As sínteses a seguir evidenciam a possibilidade da abordagem proposta para o estudo de caso, ilustradas no quadro-síntese e detalhadas em seções específicas na seqüência:
* O modelo ondulatório de Huygens para a natureza da luz nasce em um contexto caracterizado por uma imagem mecanicista da natureza. Discutir, com intencionalidade didática, em que contexto histórico tem origem as idéias de Huygens e, nesse sentido, qual a extensão do mecanicismo em sua imagem da natureza da luz contribui para expor o real modelo ondulatório proposto por este cientista, em contraste à abordagem, com relativa freqüência, atemporal e resignificada, dedicada a este personagem histórico no ensino da física, do mesmo modo que explorar a inegável influência de suas convicções de natureza e mundo em sua obra científica;
* Na visão de ondas mecânicas delineada por Huygens inexiste a idéia de força (restauradora), nestes termos, se distancia fortemente do modelo atual de ondas mecânicas em sólidos e líquidos que incorpora o mecanismo de forças para explicar a restauração de equilíbrio desses meios. Detalhar em que sentido a interpretação de Huygens se afasta do modelo atual possibilita priorizar uma análise conceitual, ao explorar a pertinência da idéia de força no estudo de ondas mecânicas, e histórico- epistemológica, ao discutir a dinâmica de modelização de conceitos como o de força, por exemplo, que apresenta um longo movimento histórico até se moldar conforme a interpretação newtoniana. A natureza
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As dimensões específicas do modelo de Huygens priorizadas remetem fortemente à idéia de modelos científicos. Como o presente estudo de caso enfatiza um gênero histórico crítico, evidentemente, a história delineada deve prescindir uma visão de ciência, contudo, sem referência expressiva a um personagem da epistemologia.
A interpretação de que um modelo científico sempre se caracteriza parcial, imperfeito à luz do real evidencia a impossibilidade de acreditar na ciência como uma imagem fiel e um conhecimento absoluto, imutável, da natureza, retratando, seguramente, a essência provisória dos modelos científicos. Do ponto de vista historiográfico contribui para olhar o passado como um contexto de formação genuína de modelos científicos que apresentam uma imagem simbólica, incipiente, porém aperfeiçoável da realidade. Ao contrário de uma visão destrutiva que encara o passado como uma sucessão de equívocos despropositados, reinterpretando-os à luz da visão de hoje.
Embora o presente trabalho não pretenda uma narrativa totalmente fiel aos episódios históricos, mas demarcada por uma interlocução com propósitos didáticos claros, busca encarar o passado como um começo, o que reflete um gênero histórico (historiográfico) crítico e atenua o efeito devastador de uma abordagem „anacrônica‟, explorando o movimento gradual e progressivo do real-percebido ao real-idealizado presente na modelização científica.
Detalhar, junto aos estudantes, a essência do modelo de Huygens, favorece uma visão mais clara e, portanto, significativa, da natureza das ondas imaginada à época e, no que tange os conceitos físicos, possibilita um contexto crítico para inserir o modelo atual de ondas, com base em uma abordagem caracterizada pelo confronto de modelos científicos. Logo, para o contexto educativo, a estratégia didática delineada prioriza discutir aspectos fundamentais do modelo ondulatório de Huygens com o propósito de os estudantes mergulharem nos problemas e nas questões que conduziram à construção do modelo atual de ondas tendo em vista os potenciais didáticos do movimento
histórico de modelização científica: transformar os conteúdos de
ensino e expor aos estudantes o mecanismo de construção de modelos científicos como instrumentos pertinentes para lidar com a própria construção do conhecimento em sala de aula.
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nos livros didáticos. Quando se faz referência à HC, o estilo mitificado dessas descrições ilustram uma face da ciência que não apresenta uma interlocução sólida com os conteúdos estudados. De um lado, a linha contínua, que segue o curso cronológico de fatos científicos “vencedores”, “realmente” pertinente aos estudantes. Do outro, um pouco da história, em geral caricatural, para divertir.
Análise manual didático C
O livro C não foi selecionado pelo PNLD, contudo, como se caracteriza por um texto diferenciado (MARTINS, 2007) consideramos pertinente incluí-lo em nossa apreciação crítica, por apresentar de forma expressiva elementos da HC.
Em oposição à estratégia de abordagem priorizada nos demais textos didáticos, que apresentam a HC em “arremedos” dissociados do texto base, o referido livro articula a HC ao longo da apresentação dos conteúdos ordinários, com o objetivo de contextualizar e conduzir as discussões. Essa característica pode ser evidenciada no tratamento conferido ao tema natureza da luz por explorar os principais fatos científicos presentes nesta controvérsia científica junto ao desenvolvimento do texto principal, em uma perspectiva que diverge da idéia “anedótica”, que se esgota em um quadro ilustrativo estanque, usualmente presente em termos didáticos. O contexto histórico da natureza da luz articula-se ao estudo das ondas, explicitado no terceiro volume da coleção15, por contraste a seqüência didática com freqüência adotada pelos livros texto que abordam a ciência ondulatória junto à Óptica e à Termologia no segundo volume. Nestes termos, os autores discorrem sobre uma visão histórica da luz em uma seção específica, na seqüência do estudo das ondas sonoras.
A dimensão histórica ilustrada pelo autor confere primazia ao contexto científico do século XVII com o confronto dos modelos de Newton e Huygens explicitando com detalhes, quando trata a refração da luz, a contradição presente entre as duas teorias: para a ondulatória o desvio deveria ser acompanhado de uma diminuição na velocidade da luz, quando por exemplo, passa do ar para água, enquanto para a teoria corpuscular, deveria ocorrer o contrário. Os autores expõem, seguindo uma seqüência cronológica dos fatos científicos mais expressivos para o
15 O volume 2 divide-se em termologia e óptica. A óptica enfatiza a dimensão geométrica enquanto a óptica física é abordada no volume 3 que se divide em eletricidade e ondas.
delineamento da interpretação atual da luz. As contribuições de Young e Fresnel no início do século XIX com as experiências de interferência e difração que evidenciam as características tipicamente ondulatórias da luz. Articulados a isso as medidas da velocidade da luz no ar e na água por Fizeau e Foucault, respectivamente, contribuem para a consolidação da interpretação ondulatória. A idéia de que a gênese da ciência está em um problema é ilustrada pelos autores que enfatizam a busca dos cientistas por uma imagem mais clara sobre o que é a luz. Os trabalhos de Maxwell que conduzem à natureza eletromagnética da luz são destacados.
É possível destacar que, em sentido oposto aos manuais escolares examinados anteriormente, não foram encontradas incorreções significativas na informação histórica disponibilizada, fundamentalmente por expor a polêmica em termos da natureza da luz sem ênfases a personagens “geniais” ou a experimentos “cruciais”, comum no tratamento conferido a Newton e a experiência de Foucault e Fizeau, respectivamente, uma característica que se expressa pela simetria no espaço dedicado às discussões do modelo da luz de Newton e Huygens e pela referência, mesmo que tímida, às contribuições de Young e Fresnel na estruturação do modelo ondulatório da luz. O fato de não encerrar a polêmica deste tema sugerindo um experimento “crucis” que, além de interromper a história, interpretando-a como acabada, também induz facilmente à visão individualista do trabalho científico, exprime o olhar atento dos autores à perspectiva histórica delineada, embora a ausência dos detalhes relativos aos trabalhos de Young e Fresnel, personagens apenas citados no texto, simplifique a história.
Por outro lado, a inexistência de um esclarecimento das idéias da época, das “imagens de natureza” presentes no modelo de Newton e Huygens conduz à visão de que suas idéias se encerram em si mesmas, e por isso, não contemplam um “contexto de referência” que, neste caso, se caracterizava pelo mecanicismo.
A apreciação crítica dos livros didáticos buscou ilustrar as contribuições ou distorções da abordagem histórica no contexto da natureza da luz e suas possíveis repercussões no ensino deste tema. Com base nisso, foi possível delinear um amplo espectro das características presentes nas referências históricas exploradas no contexto de pesquisa demarcado.
Uma característica pertinente, evidenciada na análise, tange a ausência de referências às fontes bibliográficas que contribuíram para
luz. Acompanhar o mecanismo de modelização presente no curso histórico coloca o aluno diante da significação e resignificação das idéias e ilustra a dinâmica de abstração inerente a esse processo.
A modelização está presente em distintos episódios históricos da natureza da luz. Outro exemplo representativo pode ser pensado em termos das ondas imaginadas à época de Huygens, que se caracterizam como uma perturbação em um meio traduzindo uma interpretação de natureza mecânica unicamente, fruto de um contexto que nega o vazio; em direção a uma caracterização abstrata31 como a delineada no contexto moderno, onde as ondas distinguem-se em função de sua natureza, eletromagnética e mecânica (assimila-se diante disso a possibilidade de propagação das ondas luminosas no vácuo) mas, fundamentalmente, onde as ondas são significadas não em termos da perturbação em um meio mas por suas características essenciais como interferência, difração e polarização.
Uma apreciação justa do caso Huygens pode repercutir em discussões como as destacadas no ensino de física além de exigir uma revisão da idéia que fazemos de ciência, uma atividade comumente caracterizada com frieza histórica, onde se ocultam as crenças e visões de mundo que, muitas vezes, influenciam fortemente a concepção física com que o cientista interpreta a natureza. Um trabalho que „reconstrua‟ didaticamente o modelo de Huygens buscando situá-lo no tempo evidencia um forte contraste com a imagem de um cientista isolado, neutro e objetivo, dependendo essencialmente dos fatos para estruturar seu modelo científico, um contraponto à visão empirista que sustenta tal tese.
A repercussão da visão de natureza concebida por Huygens em sua obra científica, orientadora de suas concepções físicas e filosóficas, não pode ser depreciada, mas enfatizado seu alcance junto a seu modelo da natureza da luz conforme é possível sinalizar com base nas características presentes no modelo de ondas de Huygens a seguir exploradas.
31 No caso de Galileu que extrai o atrito configura uma maneira de atingir a essência do movimento. O cientista simplifica buscando a essência do fenômeno e, não ao contrário, como uma fuga à realidade, um juízo comum enfatizado no ensino de física. Nestes termos, a simplificação relaciona-se intimamente à abstração, a um afastamento do real imediato. A conquista conceitual presente no processo de modelização científica da realidade tem como gênese as idealizações. Extraem-se traços reais complexos dos fenômenos agrupando-os como uma busca de equivalência.
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Em termos históricos, de fato há um longo percurso de modelização científica da imagem de raio de luz como uma noção bastante intuitiva e com forte impressão realista na Antiguidade Clássica ao modelo geométrico dos raios luminosos na interpretação das frentes de ondas de Huygens, base para o mecanismo da superposição de ondas proposto por Young. Uma abstração que exige um distanciamento da realidade concreta em direção a uma realidade „idealizada‟, porém, com um vínculo estrito à fenomenologia, à natureza íntima da luz, caracterizando um passo fundamental à controvérsia histórica da natureza da luz.
À época dos gregos destacava-se fortes traços substancialistas nas concepções sobre a propagação da luz e a formação de imagens, que não se devem unicamente à defesa da natureza corpuscular da luz, como é possível evidenciar nas compreensões Pitagóricas e Platônicas que não apresentam um viés atomista. Para a tradição pitagórica um fluxo material se relaciona aos mecanismos da visão em sintonia com o que observavam no comportamento dos astros que irradiam luz. Para Platão a visão é propiciada pelo encontro de três raios, um emitido pelos olhos, outro pelo objeto e outro pela fonte luminosa. Entre os atomistas que compartilhavam a crença da luz composta por átomos sutis destaca-se a idéia de que a visão seria possível em função desse fluxo de partículas emitido pelo objeto e responsável por sensibilizar os olhos propiciando a formação de imagens. Neste contexto histórico o sentido conferido ao termo raio de luz nas três vertentes explicitadas tem a conotação de fluxo material o que exprime o realismo inerente a tais visões. A passagem dessa imagem concreta e substancial dos raios para a interpretação de Huygens que assume a idéia de raios como uma „representação‟ das direções de propagação das frentes de ondas luminosas, desvencilhando-se desse significado realista e apropriando-se de uma construção geométrica30, caracteriza uma abstração fundamental na proposta do modelo ondulatório da luz, uma visão que contribui para pensar o mecanismo de superposição de ondas.
Com freqüência, os estudantes conferem aos raios de luz realidade física, interpretando-os como um fluxo material (DANON; CUDNAMI; 1993), compreensão que se interpõe como um obstáculo no ensino, por exemplo, à assimilação das características ondulatórias da
30 É Descartes que apresenta uma contribuição fundamental à geometria, fundando a geometria analítica.
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descrever os enxertos históricos da natureza da luz, do mesmo modo não há atividades que envolvam os episódios históricos. Entre os livros didáticos examinados, os manuais A e B dispõe de uma extensa lista bibliográfica relacionada à HC, contudo, não é possível precisar a real incursão dessas fontes nas narrativas, justamente porque não há referência junto à exposição histórica delineada para a natureza da luz. Por outro lado, o manual C simplesmente oculta as fontes de pesquisa, a julgar pela inexistência de bibliografias no livro.
No que se refere à ênfase didática dispensada à abordagem histórica da natureza da luz foi possível sinalizar dois estilos distintos: de natureza essencial/básico ou de natureza complementar. Os manuais A e B apresentam a dimensão histórica da ciência com a função didática “complementar”, em enxertos estanques, prioritariamente, à margem da exposição dos conteúdos habitualmente considerados “essenciais”. O manual didático C prioriza como estratégia para abordagem das informações históricas a exposição junto ao texto principal, um estilo que destoa do perfil freqüentemente dedicado às narrativas históricas em livros didáticos.
O capítulo seguinte aborda a Transposição Didática do Modelo de Huygens para a física escolar. Detalha as características da transposição didática tradicional e as dificuldades que os estudantes apresentam sobre o conceito de ondas.