Física: A importância da reflexão epistemológica
Como se justifica a introdução da Física nos planos de estudos do 3º ciclo do Ensino Básico como disciplina obrigatória?
A resposta a esta questão encontrei-a num texto de Sturdy (2021), onde este autor defende que “se a física escolar não tem de suportar diretamente o aumento da oferta de futuros cientistas, é necessário reconhecer que constitui um estádio educacional propedêutico sem o qual é difícil saber de onde provirão os físicos quânticos (ou quaisquer outros físicos) do futuro” (p. 227). A Física, na perspetiva de Sturdy (idem), é mais do que uma disciplina que serve para formar um grupo profissional específico. Para este autor, “o seu valor intrínseco repousa na possibilidade de dotar os seres humanos dos conhecimentos que lhes permitam caraterizar e objetivar fenómenos naturais, para além de, no âmbito de um tal processo, contribuir para que se possa aprofundar a distinção entre o humano e o natural” (idem, p. 227-228). Um propósito que no caso da Física é operacionalizável quer em função dos seguintes tópicos estruturantes: “energia; som, luz e ondas; forças; eletricidade e magnetismo; a Terra no espaço e a radioatividade” (idem, p. 228), quer em função de um universo epistemológico particular que se afirma como um universo construído em torno de símbolos e princípios com “significados conceptuais altamente condensados” (ibidem).
Ainda que Sturdy reconheça que a Física está longe de ser uma área de saber concetual e epistemologicamente homogénea, sendo possível distinguir, pelo menos, dois campos maiores: o da Física Clássica, sob a égide dos trabalhos e da reflexão de Newton e o da Física Moderna, subsequente ao contributo de Einstein, isso não significa, na sua perspetiva, que a disciplina de Física tenha de abordar obrigatoriamente estes dois campos. Defende que “apesar das mudanças concetuais e da reorganização radical da disciplina forjada pelo advento da Física Moderna, do ponto de vista das estratégias de ensino, a abordagem newtoniana continua a ocupar um lugar central. Einstein não despejou, juntamente com a água do banho, o bebé de Newton, pelo menos no que diz respeito aos conteúdos da Física que dizem respeito aos programas de estudo do ensino obrigatório” (idem, 227).
Esta é uma reflexão importante no âmbito do processo de recontextualização da Física, enquanto área de saber, na disciplina escolar de Física, ao qual o mesmo Sturdy (idem) não se furta quando refere que não se pretende familiarizar os alunos com uma versão simplificada (ou, diria eu, simplista) da Física, mas, antes, introduzir os alunos num universo de saberes que se se carateriza por se alicerçar num tipo de conhecimento e num modo de pensar mais abstrato e analítico, distinto daquele que os alunos, e todos nós, mobilizamos no dia a dia.
Se é verdade que as experiências que muitos de nós fomos vivendo nas aulas de Física se circunscreveu à exposição de conceitos e leis ou ao treino de exercícios cujo significado nos escapava, isso não significa que estejamos perante uma opção pedagógica inevitável. Também não significa que possamos desvalorizar a amplitude intelectual de um desafio curricular exigente. A opção de Sturdy por valorizar a abordagem newtoniana, mais do que uma simplificação, exprime o reconhecimento de um tal desafio que obriga a que os professores de Física compreendam de forma clara que os fenómenos estudados na Física resultam de um processo de idealização, prototipização ou de «limpeza», de forma a permitir manipulações deliberadas que elucidem as dinâmicas dos mesmos. Sturdy lembra-nos que (idem, p. 226) “a génese do pensamento da Física não deriva da observação minuciosa do mundo que nos rodeia, mas de uma reconstrução de certos aspetos desse mundo que se subordina a perspetivas teóricas”, assumindo a matemática um papel determinante no “desenvolvimento dos modelos e predições” (ibidem) que se relacionam com aquela área do saber.
É esta dimensão epistemológica que não pode ser ignorada no âmbito do processo de recontextualização atrás referido, dado que um tal “grau de descontextualização, abstração, idealização e matematização em Física constitui uma das principais razões para os problemas de aprendizagens que muitos estudantes experimentam na disciplina em questão” (ibidem). Por isso é necessário ser tão prudente quanto consequente quanto ao modo como se aborda a relação dos estudantes com a Física, reconhecendo que estamos perante um relação muito desafiante, dado que, para ser bem sucedida, necessita que os professores compreendam que nem é uma relação que possa ser desenvolvida em função da memorização de fórmulas e exercícios que reduzem o trabalho intelectual dos alunos à evocação e aplicação, nem é uma relação inevitável porque supõe que se estabeleçam ruturas com os nossos modos habituais de olhar e de pensar o mundo.
Daí que, para Sturdy (idem), o ensino da Física obrigue os professores a valorizar o método newtoniano de indução e dedução, em torno de fenómenos relacionados com: (i) o movimento, a força, a energia, a luz e a teoria atómica; (ii) o modo como as teorias específicas relacionadas com estes tópicos emergiram e se afirmaram, bem como é que as mesmas foram sendo modificadas e porquê e (iii) as causas históricas que permitiram conferir visibilidade àqueles tópicos estruturantes do ensino da Física. Isto significa que “saber Física implica fazer Física” (idem, p. 229), o que supõe que o trabalho dos alunos é decisivo, quer enquanto experiência heurística quer enquanto experiência concetual, no momento em que os resultados da primeira se constituem como fonte dos dados, a partir dos quais se identificam e tentam compreender as aprendizagens realizadas ou os mal-entendidos, o que, por sua vez, permite prestar esclarecimentos produtivos, bem como animar o estudo e as discussões concetualmente fundamentadas. Não é através do trabalho laboratorial que se acede de imediato ao conhecimento validado. Este trabalho é uma condição necessária para que haja a necessária congruência epistemológica e a existência de uma relação de rigor concetual entre a área da Física e a formação na disciplina de Física.
O trabalho experimental no laboratório não sendo uma condição decisiva é, todavia, uma condição decisiva para que os alunos aprendam Física, desde que esse trabalho se encontre concetualmente enquadrado. Esta é uma condição que compete aos professores assegurar e que depende tanto do conhecimento que este possa manifestar quer acerca da matéria a ensinar quer acerca do domínio dos fundamentos epistemológicos que alicerçam esse conhecimento. O que quero dizer com isto?
Recorro a uma estória que N. Crato partilha para melhor o explicar. Numa Feira de Ciências de uma escola onde o ex-ministro estava presente, um grupo de estudantes apresentava o seu projeto sobre a queda dos corpos. “Tinham dois tubos transparentes por onde deixavam cair bolas de diferentes materiais. A comparação mais espetacular era feita entre uma bola de pingue-pongue e uma bola de golfe” (p. 74). Sem surpresa, largando as duas bolas ao mesmo tempo, verificava-se que a bola de golfe atingia a plataforma antes da bola de pingue-pongue. Numa tabela, estavam registados os resultados de outras experiências com outros tipos de bolas com pesos diferentes, de forma a demonstrar-se que as bolas mais pesadas “atravessavam os tubos mais rapidamente” (ibidem). Os jovens “tinham descoberto que Aristóteles estava certo e Galileu errado!” (p. 75), concluiu N. Crato que, por isso, tentou que eles compreendessem que “as conclusões a que tinham chegado eram limitadas e enganadoras” (ibidem). Decidiu, então, realizar uma outra experiência que consistia em deixar cair, ao mesmo tempo, uma folha A4 e uma bola de papel feita de metade de uma outra folha A4 que havia sido amarrotada para o efeito. O que se constatou é que a “folha A4 não amarrotada, mas mais pesada, esvoaçou e demorou mais tempo a chegar ao chão do que a outra, amarrotada, de meio A4. Ou seja a mais pesada demorou mais tempo a cair” (ibidem).
O que se pode concluir deste episódio é que, mais do que recusar a possibilidade de os alunos poderem realizar a primeira experiência, seria necessário, provavelmente, ter de realizar as duas, o que pode ser justificado pelas dúvidas e o impasse que resultariam do confronto entre os resultados a que os alunos chegaram, por via do seu envolvimento na experiência 1, e as leis que explicam a queda dos corpos.
Referências bibliográficas
Crato, Nuno (2024). Aprender. Lisboa: Fundação Manuel dos Santos.
Sturdy, Gareth (2021). Physics. In Cuthbert, Alka S.; Standish, Alex (Ed.), What should schools teach? Disciplines, subjects and the pursuit of truth (218-233). London: UCL Press.