Um mergulho na história conceitual da astronomia, da cosmologia e da física à luz da solução de problemas laudanianos: dos babilônios à gravitação newtoniana

Abstract

O objetivo desta tese residiu em investigar possíveis contribuições para o ensino de ciências/física e para o pensamento crítico sobre a natureza da ciência, promovidas por um amplo estudo da história conceitual da astronomia da cosmologia e da física, fundamentado na epistemologia da solução de problema de Larry Laudan. Suas justificativas se apoiaram nas contribuições que a história e a filosofia da ciência (HFC) têm fornecido ao ensino de ciências e de física, em vista de três necessidades fundamentais: a ressignificação dos conteúdos científicos; a elaboração de estratégias de ensino aportadas epistemologicamente pela HFC, como alternativas complementares para o campo investigativo da resolução de problemas; e a promoção do pensamento crítico sobre a natureza da ciência, no currículo e na formação científica e tecnológica de futuros professores de ciências/física e de cientistas. Teoricamente, esta tese fundamentou-se na perspectiva epistemológica da solução de problemas de Laudan, em função desta visão de ciência comportar um aspecto original do componente conceitual, na análise do complexo desenvolvimento científico. Além disso, esse aporte teórico tem auxiliado as investigações no ensino de ciências e de física, desde finais da década de 1980, principalmente: no aperfeiçoamento dos modelos de ensino-aprendizagem; na fundamentação das pesquisas; na compreensão das concepções epistemológicas dos estudantes; na produção de analogias entre a atividade científica e a atividade estudantil; e na investigação de episódios da história da ciência. Metodologicamente, foram desenvolvidos amplos estudos sobre: a importância didática e educacional da pergunta no ensino de ciências e de física; a história conceitual da astronomia, da cosmologia e da física, dos babilônios à gravitação universal newtoniana, operacionalizando os conceitos e pressupostos laudanianos para construir uma narrativa histórica atenta ao objetivo geral. Como resultados, esta tese fornece ao ensino de ciências/física, as seguintes contribuições: (i) a ressignificação, mediante uma relevante contextualização histórica, de diversos assuntos/temas da astronomia, da cosmologia e da física, estabelecidos pelos documentos oficiais e a literatura brasileira como imprescindíveis para a compreensão estudantil da relação Terra-Universo; (ii) uma proposta de ensino alternativa complementar para o campo investigativo da resolução de problemas, que proporciona uma profunda experiência estudantil crítica-reflexiva focada na pergunta, na indagação e na curiosidade, em sala de aula, frente ao conteúdo da instrução didática e a realização das atividades de elaboração, avaliação e de solução das próprias perguntas dos/as estudantes; e (iii) a promoção do pensamento crítico sobre a natureza da ciência, no currículo e na formação de professores de física e futuros cientistas, por meio da construção de vinte e um vínculos epistemológicos entre o conteúdo da história conceitual da astronomia, da cosmologia e da física e os diversos aspectos, características, princípios da natureza da ciência referendados pela literatura do ensino de ciências e do ensino de física, de modo especial. Em face dessas relevantes contribuições, esta tese conclui/defende que: o estudo da história conceitual da astronomia, da cosmologia e da física, fundamentado na epistemologia da solução de problemas de Larry Laudan é um dos caminhos profícuos para uso didático da história e filosofia da ciência.

Abstract: The aim of this thesis was to investigate possible contributions to science/physics education and critical thinking about the nature of science, promoted by a wide study of the conceptual history of astronomy in cosmology and physics, based on the epistemology of problem-solving by Larry Laudan. Their justifications were based on the contributions that history and philosophy of science (HFC) have provided to science education and physics education, in view of three fundamental needs: the signification of scientific content; the development of teaching strategies contributed epistemological by HFC, as complementary alternatives for the investigative field of problem-solving; and the promotion of critical thinking about nature of science, in the curriculum and in the scientific and technological formation of future science/physics teachers and scientists. Theoretically, this thesis was based on the epistemological perspective of Laudan's problem solving, due to the fact that this view of the science includes an original aspect of the conceptual component, in the analysis of the complex scientific development. In addition, this theoretical contribution has helped research in science and physics education, since the late 1980s, mainly: in the improvement of teaching-learning models; on the substantiation of research; in understanding students' epistemological conceptions; in the production of analogies between scientific activity and student activity; and in the investigation of episodes in the history of science. Methodologically, extensive studies were developed on the didactic and educational importance of the question in science and physics education; the conceptual history of astronomy, cosmology, and physics, from the Babylonians to Newtonian universal gravitation, operationalizing the Laudanian concepts and assumption to build a historical narrative attentive to the general objective. As a result, this thesis provides science/physics education with the following contributions: (i) the signification, through a relevant historical context, of various subjects/themes in astronomy, cosmology, and physics, established by official documents and literature Brazilian as essential for student understanding of the Earth-Universe relationship; (ii) a complementary alternative teaching proposal for the investigative field of problem-solving, which provides a deep critical-reflexive student experience focused on the question, the inquiry, and the curiosity, in the classroom, in face of the content of the didactic instruction and the carrying out the activities of elaboration, evaluation, and solution of the students' own questions; and (iii) the promotion of critical thinking about the nature of science, in the curriculum and in the formation of physics teachers and future scientists, through the construction of twenty-one epistemological articulation between the content of the conceptual history of astronomy, cosmology, and physics and the various aspects, characteristics, principles of the nature of science endorsed by the literature of science teaching and physics teaching, in a special way. In view of these relevant contributions, this thesis concludes/defends that: the study of the conceptual history of astronomy, cosmology, and physics, based on the problem-solving epistemology of Larry Laudan is one of the useful paths for didactic use of the history and philosophy of science.