Discutindo a natureza da ciência a partir de episódios da história da cosmologia

Programa Interunidades em Ensino de Ciências Instituto de Física de São Carlos

Alexandre Bagdonas HenriqueCibelle Celestino Silva

Estão relacionadas, mas não são a mesma coisa.

A HFC é apenas uma das formas de se discutir a NdC

HFC: História e Filosofia das Ciências

NdC: Natureza da Ciência

Sua importância é um consenso entre a maioria dos pesquisadores da área de ensino de ciências.

Aprendizagem da ciência acompanhada por uma aprendizagem sobre a ciência, ou melhor, sobre a

"Natureza da Ciência"

A Natureza da Ciência

•O que é ciência?

•Epistemologia ou aos valores e crenças inerentes ao conhecimento científico

(Lederman 1992)

•Conceito complexo e dinâmico, que envolve restultados de diversas áreas do conhecimento (história, filosofia e sociologia das ciências)

(Mc Comas 2008)

•O que é ciência?

•Epistemologia ou aos valores e crenças inerentes ao conhecimento científico

(Lederman 1992)

•Conceito complexo e dinâmico, que envolve restultados de diversas áreas do conhecimento (história, filosofia e sociologia das ciências)

(Mc Comas 2008)

Concepções da NdC

Pesquisas chegaram a resultados semelhantes (Lederman 2007)

A visão adequada dos professores é necessária, mas não suficiente para que os estudantes tenham uma concepção adequada

Mesmo com propostas adequadas, é difícil modificá-las

As concepções dos professores sobre NdC nem sempre influenciam as de seus alunos

Pesquisas chegaram a resultados semelhantes (Lederman 2007)

A visão adequada dos professores é necessária, mas não suficiente para que os estudantes tenham uma concepção adequada

Mesmo com propostas adequadas, é difícil modificá-las

As concepções dos professores sobre NdC nem sempre influenciam as de seus alunos

• Visões deformadas sobre trabalho científicos.

• Concepção empírico-indutivista e ateórica.

• Visão rígida, algorítmica do método científico.

• Visão aproblemática, ahistórica, dogmática da ciência.

• Visão exclusivamente analítica da ciência.

• Visões deformadas sobre trabalho científicos.

• Visão acumulativa, de crescimento linear do conhecimento científico.

•Visão individualista e elitista da ciência.

• Imagem descontextualizada, socialmente neutra da ciência.

• As bases epistemológicas são pós-positivistas.

• Basta examinar os epistemólogos citados.

K. Popper

T. S. Kuhn

M. Bunge

S. Toulmin

I. Lakatos

L. Laudan

P. Feyerabend

• Visão “consensual” sobre objetivos de ensino relativos a NOS.

• Oito documentos curriculares internacionais.

Conhecimento científico é durável, mas tem caráter provisório.

Conhecimento científico se apóia forte mas não inteiramente em observação, evidência experimental, argumentos racionais e ceticismo.

Não há um método científico universal, a ser seguido passo a passo.

Ciência é tentativa de explicar fenômenos naturais.

Leis e teorias cumprem papéis diferentes na ciência; teorias não se transformam em leis com acúmulo de evidências.

Pessoas de todas as culturas contribuem para a ciência.

Conhecimentos novos devem ser comunicados clara e abertamente.

Cientistas dependem de registro acurado, revisão pelos pares e replicabilidade.

Observação é dependente de teorias.

Cientistas são criativos.

História da ciência tem caráter evolutivo e revolucionário.

Ciência é parte de tradições sociais e culturais.

Ciência e tecnologia se impactam mutuamente.

Idéias científicas são afetadas por seu meio social e histórico.

Novas tendências nos estudos da ciência e suas implicações para as relações entre história, filosofia e

ensino de ciências

Charbel Niño El-Hani (Instituto de Biologia/UFBA. PPG em Ensino, Filosofia e História das Ciências/UFBA-UEFS. PPG em Ecologia e Biomonitoramento/UFBA. Bolsista de produtividade em

pesquisa 1-D, CNPq)

Olival Freire Jr.(Instituto de FísicaUFBA. PPG em Ensino, Filosofia e

História das Ciências/UFBA-UEFS. PPG em Filosofia/UFBA. Bolsista de produtividade em pesquisa 1-

C, CNPq)

• Algumas conclusões importantes:

O “consenso” sobre NOS se dá dentro da comunidade de pesquisadores em educação científica.

• Certamente, a filosofia da ciência continua a ser campo de debates.

De modo geral, este “consenso” corresponde a visões pós-positivistas.

• Trata-se de um conjunto de idéias estabelecidas nos anos 1970.

Há perspectivas mais recentes em filosofia da ciência que são poderosas para discutir ensino de ciências.

Consenso X Controvérsias

“Visão consensual” apresentar apenas os aspectos menos controversos (Lederman 1992, Harres 1999, Abd-El-Khalick & Lederman 2000, Gil Pérez et al. 2001, Martins, R. 2006, Adúriz-Bravo 2006, McComas 2008)

Nesta pesquisa abordamos questões controversas, importantes para o ensino:-Diferença entre crença e conhecimento.-Existência do método científico-Tensão entre realismo e antirealismo, racionalismo e relativismo, entre outras.

“Visão consensual” apresentar apenas os aspectos menos controversos (Lederman 1992, Harres 1999, Abd-El-Khalick & Lederman 2000, Gil Pérez et al. 2001, Martins, R. 2006, Adúriz-Bravo 2006, McComas 2008)

Nesta pesquisa abordamos questões controversas, importantes para o ensino:-Diferença entre crença e conhecimento.-Existência do método científico-Tensão entre realismo e antirealismo, racionalismo e relativismo, entre outras.

Breve história da pesquisaBreve história da pesquisa

• Iniciação científica: estudos sobre história da cosmologia no século XX, buscando episódios interessantes para realizar discussões sobre a “natureza da ciência”

• Iniciação científica: estudos sobre história da cosmologia no século XX, buscando episódios interessantes para realizar discussões sobre a “natureza da ciência”

Por que Cosmologia?

• Há muitas obras de divulgação e exposição na mídia o que pode aumentar o interesse dos alunos

•Inserção física moderna e contemporânea

• Permite discussões “sobre as ciências” de forma natural

• Há muitas obras de divulgação e exposição na mídia o que pode aumentar o interesse dos alunos

•Inserção física moderna e contemporânea

• Permite discussões “sobre as ciências” de forma natural

Episódios da história da cosmologiaEpisódios da história da cosmologiaA)A) A construção da nossa visão atual sobre a nossa Galáxia.A construção da nossa visão atual sobre a nossa Galáxia.

B)B) O modelo cosmológico estático de Einstein e a constante O modelo cosmológico estático de Einstein e a constante cosmológica cosmológica

C)C) O modelo cosmológico estático de De Sitter O modelo cosmológico estático de De Sitter

D)D) MModelos cosmológicos em expansão de Friedmann e odelos cosmológicos em expansão de Friedmann e Lemaître Lemaître

E)E) Hubble e a expansão do UniversoHubble e a expansão do Universo

F)F) A controvérsia entre a teoria do Big Bang, e a do Universo A controvérsia entre a teoria do Big Bang, e a do Universo Estacionário Estacionário

Episódios históricos que Episódios históricos que permitem discutir a NdCpermitem discutir a NdC

C) O papel de De Sitter como mediador entre cientistas ingleses e alemães durante a I Guerra Mundial

Relações entre ciência e religião no trabalho de Lemaître

Hipótese de um estado inicial denso e Universo com origem

Um dos pais do Big Bang.

A) O chamado Grande Debate entre Harlow Shapley e Heber Curtis, sobre a natureza das nebulosas

as Dentro da nossa Galáxia, e que esta seria muito grande

Fora da nossa pequena Galáxia

Cosmology and ControversyCosmology and Controversy

F) As controvérsias envolvendo a Teoria do Big Bang, de George Gamow e a do Teoria do Universo Estacionário de Hoyle, Bondi e Narlikar

O episódio histórico

• Teoria do Big Bang

Lemaître, Friedmann, Gamow

Universo teve um começo

• Teoria do Estado EstacionárioHoyle, Bondi e Gold

Universo sempre existiu

• Teoria do Big Bang

Lemaître, Friedmann, Gamow

Universo teve um começo

• Teoria do Estado EstacionárioHoyle, Bondi e Gold

Universo sempre existiu

Estudo das relações entre cosmologia e religião nesta controvérsia

Sumário da dissertação

• Capítulo 1: HFC e cosmologia no ensino

• Capítulo 2: Ciência, visões de mundo e

educação

• Capítulo 3: Natureza da ciência

• Capítulo 4: História da cosmologia

• Capítulo 5: Ciência e religião no ensino

• Capítulo 6: Religião e cosmologia

• Capítulo 7: Atividades em um curso para a

licenciatura

• Capítulo 8: Considerações finais

• Capítulo 1: HFC e cosmologia no ensino

• Capítulo 2: Ciência, visões de mundo e

educação

• Capítulo 3: Natureza da ciência

• Capítulo 4: História da cosmologia

• Capítulo 5: Ciência e religião no ensino

• Capítulo 6: Religião e cosmologia

• Capítulo 7: Atividades em um curso para a

licenciatura

• Capítulo 8: Considerações finais

Personagens da história da cosmologia

Edwin Hubble(1889-1953)Edwin Hubble(1889-1953)

Albert Einstein(1879-1955)Albert Einstein(1879-1955)

Alexander Friedmann

(1888-1925)

Alexander Friedmann

(1888-1925)

Georges Lemâitre (1894-1966)

Georges Lemâitre (1894-1966)

Fred Hoyle (1915-2001) George

Gamow (1904–1968)

George Gamow

(1904–1968)

Arthur Eddington (1882-1944)

Arthur Eddington (1882-1944)

Por que falar sobre religião no ensino de ciências?

Há diversas pesquisas sobre o tema nos últimos anos(Matthews 1996, Cobern, 2000; Shipman et al., 2002; Sepúlveda e El Hani, 2004; Hansson e Redfors, 2007; Forato et al., 2007;; Reiss 2009, entre outros).

Boa maneira de discutir a NdC, através das diferenças entre o conhecimento científico e as outras formas de ver o mundo.

É importante que sejam levadas em conta as crenças dos alunos em temas que entram em conflito com suas visões de mundo nas aulas de ciências

Há diversas pesquisas sobre o tema nos últimos anos(Matthews 1996, Cobern, 2000; Shipman et al., 2002; Sepúlveda e El Hani, 2004; Hansson e Redfors, 2007; Forato et al., 2007;; Reiss 2009, entre outros).

Boa maneira de discutir a NdC, através das diferenças entre o conhecimento científico e as outras formas de ver o mundo.

É importante que sejam levadas em conta as crenças dos alunos em temas que entram em conflito com suas visões de mundo nas aulas de ciências

Personagens da história da cosmologia

Textos sobre relações entre cosmologia e religião escritos por três personagens:

• Lemaître (Kragh 2004)

• Pio XII (1951)

• Hoyle (1950)

Textos sobre relações entre cosmologia e religião escritos por três personagens:

• Lemaître (Kragh 2004)

• Pio XII (1951)

• Hoyle (1950)

Fred Hoyle

Era ateu e rejeitava o Big Bang por acreditar que os religiosos o defendiam por haver espaço para a criação divina

Série de palestras sobre cosmologia para a BBC de Londres, que foram transcritas e publicadas na forma de um livro

(Holye 1950)

Era ateu e rejeitava o Big Bang por acreditar que os religiosos o defendiam por haver espaço para a criação divina

Série de palestras sobre cosmologia para a BBC de Londres, que foram transcritas e publicadas na forma de um livro

(Holye 1950)

Teve alguns milhões de telespectadores, tornando o debate

público

Teve alguns milhões de telespectadores, tornando o debate

público

Fred Hoyle (1915-2001).

O Papa Pio XII e a cosmologia

Em 1951 o Papa Pio XII publicou uma carta em

que defendia que os resultados da ciência

moderna mostram muitas evidências da

existência de um criador

Em 1951 o Papa Pio XII publicou uma carta em

que defendia que os resultados da ciência

moderna mostram muitas evidências da

existência de um criador

Papa Pio XII (1876-1958)

As provas da existência de Deus à luz das ciências naturais modernas

(Pio XII, 1951)

As provas da existência de Deus à luz das ciências naturais modernas

(Pio XII, 1951)

Lemaître: um padre cosmólogo

Quando jovem se interessou porinvestigações da Bíblia à luz de conceitos científicos (Kragh, 2004)

Com o tempo, sua postura mudou, tendendo a Independência ou Diálogo

Quando jovem se interessou porinvestigações da Bíblia à luz de conceitos científicos (Kragh, 2004)

Com o tempo, sua postura mudou, tendendo a Independência ou Diálogo

Lemaître e outras pessoas ligadas ao Papa convenceram o Papa a mudar seu discurso.

Para ele a teoria do big bang era só uma hipótese e reprovou o modo com que foi apresentada

(Kragh 1996, p. 258)

Lemaître e outras pessoas ligadas ao Papa convenceram o Papa a mudar seu discurso.

Para ele a teoria do big bang era só uma hipótese e reprovou o modo com que foi apresentada

(Kragh 1996, p. 258)

Categorias envolvendo relações entre ciência e

religião

Diálogo Diálogo

diferençassemelhanças

ConflitoConflito

Integração Integração

Independênci

a

Independênci

acompatibilidade

incompatibilidade

LemaîtrePapa Pio XII

Hoyle

Um curso sobre história da cosmologia

Disciplina de História da Ciência, alunos do último ano do curso de Licenciatura em Ciências Exatas da USP São Carlos.

Controvérsia entre a teoria do Big Bang e a teoria do Estado Estacionário, enfatizando discussões sobre ciência e religião

Disciplina de História da Ciência, alunos do último ano do curso de Licenciatura em Ciências Exatas da USP São Carlos.

Controvérsia entre a teoria do Big Bang e a teoria do Estado Estacionário, enfatizando discussões sobre ciência e religião

Tema das aulas

1) Aulas 1 e 2

A controvérsia entre o Big Bang e Estado Estacionário:

O universo teve um começo ou sempre existiu?

2) Aula 3

O desfecho da controvérsia:

O Big Bang está provado?

3) Aulas 4 e 5

Relações entre ciência e religião

Como lidar com eventuais conflitos entre a visão de mundo científica e outras visões de mundo no ensino

de ciências?

1) Aulas 1 e 2

A controvérsia entre o Big Bang e Estado Estacionário:

O universo teve um começo ou sempre existiu?

2) Aula 3

O desfecho da controvérsia:

O Big Bang está provado?

3) Aulas 4 e 5

Relações entre ciência e religião

Como lidar com eventuais conflitos entre a visão de mundo científica e outras visões de mundo no ensino

de ciências?

Big Bang Brasil

Pedro BialPedro Bial

Edwin Hubble(1889-1953)Edwin Hubble(1889-1953)

Albert Einstein(1879-1955)Albert Einstein(1879-1955)

Alexander Friedmann

(1888-1925)

Alexander Friedmann

(1888-1925)

Georges Lemâitre

(1894-1966)

Georges Lemâitre

(1894-1966)

Fred Hoyle (1915-2001) George

Gamow (1904–1968)

George Gamow

(1904–1968)

Atividades realizadas

História da cosmologia• Questionário pessoal, incluindo questões sobre

formação pessoal, religiosidade e conhecimentos prévios de cosmologia

• Questionário sobre relação entre ciência e religião, antes e após as aulas (pré-teste e pós-teste).

• Seminários curtos sobre a história da cosmologia no século XX, a partir da leitura de um texto proposto.

Ciência e religião• Interpretações de tirinhas sobre o método

científico, comparando ciência e religião.• Construção de diagramas sobre semelhanças e

diferença entre ciência e religião.• Redação final, sintetizando todas as discussões

realizadas nas aulas.

História da cosmologia• Questionário pessoal, incluindo questões sobre

formação pessoal, religiosidade e conhecimentos prévios de cosmologia

• Questionário sobre relação entre ciência e religião, antes e após as aulas (pré-teste e pós-teste).

• Seminários curtos sobre a história da cosmologia no século XX, a partir da leitura de um texto proposto.

Ciência e religião• Interpretações de tirinhas sobre o método

científico, comparando ciência e religião.• Construção de diagramas sobre semelhanças e

diferença entre ciência e religião.• Redação final, sintetizando todas as discussões

realizadas nas aulas.

Interpretação de tirinhas comparando ciência e religião

Interpretação de tirinhas comparando ciência e religião

Fonte: http://abstrusegoose.com/31

Toc! Toc!

Posso ajudá-los, senhores?

Eu acho que nós é que podemos ajudar você.

Você aceitou o método científico em seu coração e dedicou sua vida ao empirismo e à razão?

Quem são vocês?

Nós só queremos que você pare de viver na escuridão da ignorância e deixe a luz da ciência iluminar o seu entendimento.

Vejam bem, amigos, nós estávamos começando a jantar e...

Nós só precisamos de quinze minutos do seu tempo.

Saiam já daqui!

Eu estou sentindo hostilidade. Por que a verdade te ofende?

Vocês me ofendem!

Talvez nós possamos apenas deixar uma cópia do Principia do Newton...

A verdade vai te libertar!

Amém.

Bam!

Interpretação de tirinhas comparando ciência e religião

Diagramas sobre ciência e religião

Baseado em Mahner e Bunge (1996)

Após a aula 4 os alunos criaram diagramas

sobre semelhanças e diferenças entre ciência e religião

Após a aula 4 os alunos criaram diagramas

sobre semelhanças e diferenças entre ciência e religião

Diagramas sobre ciência e religião

Síntese dos diagramas construídos pelos alunosSíntese dos diagramas construídos pelos alunos

Diagramas sobre ciência e religiãoNovo diagrama construído coletivamente em classe

enfatizando semelhanças entre ciência e religiãoNovo diagrama construído coletivamente em classe

enfatizando semelhanças entre ciência e religião

Ensaio final

1.O universo teve um começo ou sempre

existiu?

2.O Big Bang está provado?

3.Os alunos devem entender ou acreditar

nas teorias científicas?

4.Como lidar com conflitos entre diferentes

visões de mundo em sala de aula?

5.Qual é sua postura sobre relações entre

ciência e religião?

1.O universo teve um começo ou sempre

existiu?

2.O Big Bang está provado?

3.Os alunos devem entender ou acreditar

nas teorias científicas?

4.Como lidar com conflitos entre diferentes

visões de mundo em sala de aula?

5.Qual é sua postura sobre relações entre

ciência e religião?

Limites e possibilidades

• Os alunos se divertiram bastante com atividades lúdicas, como a apresentação de teatro e interpretação de tirinhas.

• Esperamos ter mostrado bons exemplos aos estudantes sobre como é possível ensinar cosmologia fazendo uso da HFC.

• Fizemos uso de diversas estratégias de ensino, como seminários curtos, uso de vídeos, simulações de computador, interpretação de tirinhas, encenação de uma peça de teatro e debates sobre temas polêmicos

• Os alunos se divertiram bastante com atividades lúdicas, como a apresentação de teatro e interpretação de tirinhas.

• Esperamos ter mostrado bons exemplos aos estudantes sobre como é possível ensinar cosmologia fazendo uso da HFC.

• Fizemos uso de diversas estratégias de ensino, como seminários curtos, uso de vídeos, simulações de computador, interpretação de tirinhas, encenação de uma peça de teatro e debates sobre temas polêmicos

Limites e possibilidades

• A escolha de enfatizar a natureza da ciência fez com que menor atenção fosse dada aos conteúdos de cosmologia.

• Ainda que não tenha sido nosso objetivo principal, pudemos perceber que os alunos tiveram uma compreensão razoável de alguns dos modelos cosmológicos no século XX.

• A escolha de enfatizar a natureza da ciência fez com que menor atenção fosse dada aos conteúdos de cosmologia.

• Ainda que não tenha sido nosso objetivo principal, pudemos perceber que os alunos tiveram uma compreensão razoável de alguns dos modelos cosmológicos no século XX.

Obrigado pela atenção