Construção de modelos e teorias físicas : da mecânica clássica de Newton a mecânica relativística de Einstein : um estudo em epistemologia genetica

Abstract

Esta pesquisa ressalta as contribuicões da teoria piagetiana para o campo da aprendizagem em Física. Ela objetiva entender, mediante situacao experimental, como os sujeitos relacionam os conhecimentos da mecânica clássica de Newton com os conhecimentos da mecânica relativística de Einstein. Embora a análise tenha sido realizada com conceitos da Física, o relacionamento entre diferentes teorias científicas pode ser estendido para as mais variadas áreas de conhecimento. Utilizando-se o Método Clínico piagetiano, foram propostas aos sujeitos situacões passíveis de serem entendidas como conflitantes, com o intuito de que novos dados pudessem ser assimilados. Quando da incorporacao, pelos sujeitos da pesquisa, de dados novos ao modelo explicativo, sucederam-se três consequências: aumento em extensao do modelo explicativo; aumento em compreensao do modelo explicativo; extincao do modelo explicativo surgindo, com isso, a possibilidade de elaboracao de um novo modelo. Desde os sujeitos que buscam explicar os novos dados exclusivamente com o modelo newtoniano (Modelo M), passando pelos que diferenciam dois modelos explicativos ao mesmo tempo em que distinguem duas realidades (Modelos M – Modelo M'), até os que relacionam os dois modelos explicativos por meio de uma totalidade que permite compreender o grau de generalizacao de cada modelo (Modelos M ↔ Modelo M'), o papel da novidade produzida por eles tornou-se evidente. A análise dos dados coletados para esta tese indica que a consciência da evolucao das teorias científicas, bem como suas possíveis relacões, é ponto de chegada de um longo processo que comeca por diferenciar, antes de relacionar, dois modelos explicativos. A emergência de um novo modelo surge no momento em que o modelo vigente nao mais consegue explicar situacões novas, integrar novos dados. A dificuldade de o sujeito compreender as causas da nao aplicabilidade do modelo vigente às novas situacões é o ponto de partida para sua reconstrucao ou até para a construcao de um novo modelo. Essa ideia se opõe a muitas metodologias de ensino utilizadas em sala de aula que consideram o aluno um receptáculo passivo destinado à aceitacao acrítica de teorias. As conclusões desta tese permitem, no âmbito educacional, uma reflexao sobre como deveria ser a abordagem da evolucao de teorias científicas em sala de aula e a sua importância para o avanco das ciências.

This survey enhances the contributions of piagetian theory to the learning field of Physics. In an experimental situation, it aims an understanding on how individuals associate knowledge of classical newtonian mechanics with the knowledge of Einstein’s relativistic mechanics. Even though the analysis has been carried out with concepts of Physics, the relationship between distinct scientific theories can be understood for the most diverse fields of knowledge. Using the Piagetian Clinical Method, situations that could be understood as conflicting were proposed to the individuals with the purpose that new data could be assimilated. When the subjects of the survey internalized the new data of the explanatory model, there was a succession of three consequences: an increase in the extent of the explanatory model; an increase in understanding the explanatory model; extinction of the explanatory model arising, from that, the possibility of elaborating a new model. From the subjects in a search of explaining the new data with the newtonian model exclusively (M Model), through the ones that distinguish two explanatory models at the same time they recognize two realities (M Models –M' Model), and to the ones that connect the two explanatory models by means of a wholeness which allows the understanding of the extent of generalization of each model (M Models ↔ M' Model), the role of the novelty produced by them became evident. The analysis of the collected data to this thesis indicates that the awareness of the evolution of scientific theories and their possible relations are arrival point of a long process that starts in distinguish, before association, two explanatory models. The emergency of a new model arises when the current model cannot explain anymore new situations or integrate new data. The difficulty of the subject in understanding the causes of the non-applicability of the current model to the new situations is a starting point for the reconstruction or the construction of a new model. This idea opposes to a variety of methodologies of teaching used in classroom that consider the student a passive receptacle with no criticism to theories. The conclusions of this thesis allow, in the learning environment, discussion on how should be done the approach of the evolution of scientific theories in classroom and its importance to the progress of sciences.

Esta pesquisa resalta las contribuciones de la teoría piagetiana para el campo de aprendizaje en Física. Ella objetiva entender, mediante la situacion experimental, como los sujetos relacionan los conocimientos de la mecánica clásica de Newton con los conocimientos de la mecánica relativista de Einstein. Aunque el análisis se haya realizado con los conceptos de la Física, la relacion entre distintas teorías científicas puede extenderse para las más variadas áreas de conocimiento. Utilizándose el Método Clínico piagetiano, fueran propuestas a los sujetos situaciones pasibles de ser entendidas como conflictivas, con el objetivo de que nuevos datos se puedan asimilar. Cuando da incorporacion, por los sujetos de la investigacion, de nuevos datos de modelo explicativo, se sucederán tres consecuencias: aumento en extension del modelo explicativo, aumento en comprension del modelo explicativo; extincion del modelo explicativo surgiendo con eso, la posibilidad de elaboracion de un nuevo modelo. Desde los sujetos que buscan explicar los nuevos datos exclusivamente con el modelo newtoniano (Modelo M), pasando por los que se diferencian de los modelos explicativos al mismo tiempo en que se distinguen dos realidades (Modelos M – Modelo M'), hasta que los relacionen los dos modelos explicativos por medio de una totalidad que permite comprender el grado de generalizacion de cada modelo (Modelos M ↔ Modelo M'), el papel de la novedad producida por elles se convirtio evidente. El análisis de los datos colectados para esta tesis indica que la evolucion de las teorías científicas, bien como sus posibles relaciones, es el punto de llegada de un nuevo proceso que empieza por diferenciar, antes de relacionar, dos modelos explicativos. La emergencia de un nuevo modelo surge en el momento en que el modelo vigente no consigue más explicar situaciones nuevas, integrar datos nuevos. La dificultad del sujeto comprender las causas de la no aplicabilidad del modelo vigente a las nuevas situaciones es el punto de partida para su reconstruccion o hasta para la construccion de un nuevo modelo. Esa idea si opone a muchas metodologías de enseñanza utilizada en clase que considera el alumno un receptáculo pasivo a una aceptacion acrítica de las teorías. Las conclusiones de esta tesis permiten, en el ámbito educacional, una reflexion sobre como debería ser la abordaje de la evolucion de las teorías científicas en clase y su importancia para el avanzo de las ciencias.