Contribuições de John William Nicholson para o átomo de Bohr: o papel epistêmico do erro científico e suas implicações para o ensino de ciências .

Abstract

Nesta pesquisa, investigamos quais contribuições para a compreensão de aspectos da Natureza da Ciência associados ao erro científico podem emergir de uma sequência didática que discuta - a partir de dois referenciais epistemológicos, o evolucionário e o revolucionário - o papel de figuras históricas secundárias para o desenvolvimento científico. Argumentamos que o progresso da ciência pode ser coerentemente explicado tanto por uma perspectiva selecionista ou evolucionária, que identificamos com o racionalismo crítico de Karl Popper; quanto por uma epistemologia de ruptura ou revolucionária, que associamos aos trabalhos de Thomas Kuhn. Julgamos que a compreensão de aspectos epistemológicos da Natureza da Ciência pode ser beneficiada pela discussão da controvérsia entre as teorias do conhecimento dos dois autores, uma vez que esta dissonância reflete tensões tanto na filosofia da ciência (relativismo versus racionalismo) quanto na historiografia da ciência (continuísmo versus descontinuísmo). O papel epistêmico do erro científico pode ser revelado através da análise histórica das contribuições que teorias equivocadas deram para o progresso. Nesse sentido, o astrofísico inglês John William Nicholson (1881-1955) emerge como um personagem histórico que deu sólidas contribuições para a edificação do que hoje conhecemos como Antiga Teoria Quântica, particularmente para a formulação do modelo atômico de Bohr, de 1913. Ao se destacar que mesmo ideias equivocadas, como a teoria dos proto-elementos de Nicholson, podem contribuir para o desenvolvimento científico, extrai-se do erro sua vocação pedagógica, a de ilustrar uma ciência tentativa, plural e confiável. A partir dos estudos realizados, apresentados nos capítulos iniciais deste trabalho, criamos uma sequência didática centrada no estudo das contribuições dadas pelos trabalhos do astrofísico para o modelo atômico de Bohr, tendo como pano de fundo tensões conceituais entre as epistemologias evolutiva e revolucionária. Os dados desta pesquisa qualitativa foram obtidos a partir de entrevistas, gravações em áudio e vídeo das aulas, além de questionário escrito. O texto é estruturado em quatro partes principais: na primeira, são apresentadas as bases conceituais tanto para uma epistemologia revolucionária, quanto para uma perspectiva epistemológica evolutiva; na segunda, são discutidas a visão de ciência adotada neste trabalho e a relação do erro com o ensino de ciências; na terceira parte, é desenvolvida uma narrativa da ascensão da Antiga Teoria Quântica com enfoque nas contribuições dadas pela teoria atômica de Nicholson à escrita de Sobre a Constituição de Átomos e Moléculas, de Niels Bohr; e finalmente, na quarta e última parte, é apresentado o processo de construção e implementação da sequência didática, além de serem discutidos os resultados da proposta. A abordagem adotada apresentou considerável potencial para melhorar concepções dos discentes sobre os temas ‘confiabilidade da ciência’ e ‘pluralismo teórico’. A compreensão do tema ‘pluralismo metodológico’, por outro lado, se deu de maneira parcial e menos evidente.

ABSTRACT In this research, we investigate which contributions to the understanding of aspects of the Nature of Science associated with scientific error can emerge from a didactic sequence that discusses - from two epistemological points of view, the evolutionary and the revolutionary - the role of secondary historical figures for the development of science. We argue that the progress of science can be consistently explained either from a selectionist or evolutionary perspective, which we identify with Karl Popper's critical rationalism; as for a rupture or revolutionary epistemology, which we associate with the works of Thomas Kuhn. We believe that the understanding of epistemological aspects of the Nature of Science can benefit from the discussion of the controversy between the theories of knowledge of these authors, since this dissonance reflects tensions both in the philosophy of science (relativism versus rationalism) and in the historiography of science (continuism versus discontinuism). The epistemic role of scientific error can be revealed through historical analysis of the contributions that wrong theories have made to progress. In this sense, the english astrophysicist John William Nicholson (1881-1955) emerges as a historical character who made solid contributions to the construction of what we now know as the Old Quantum Theory, particularly for the formulation of Bohr's atomic model, of 1913. When it is highlighted that even mistaken ideas, such as Nicholson's theory of proto-elements, can contribute to scientific development, it is extracted from error its pedagogical vocation, that of illustrating a tentative, plural and reliable science. From the studies carried out, presented in the initial chapters of this work, we created a didactic sequence centered on the study of the contributions made by the astrophysicist’s works to Bohr's atomic model, against the background of conceptual tensions between the evolutionary and revolutionary epistemologies. The data of this qualitative research were obtained from interviews, audio and video recordings of the classes, in addition to a written questionnaire. The text was structured in four main parts: in the first one, the conceptual basis are presented for both a revolutionary and an evolutionary epistemological perspective; in the second one, it is discussed the view of science adopted in this work and the relationship between error and science teaching; in the third part, it is developed a narrative of the rise of the Old Quantum Theory, focusing on the contributions given by Nicholson's atomic theory to the writing of Niels Bohr's On the Constitution of Atoms and Molecules; and finally, in the fourth and last part, it is presented the process of construction and implementation of the didactic sequence, in addition to discussing the results of the proposal. The approach adopted showed considerable potential to improve students' conceptions on topics such as the reliability of science and theoretical pluralism. However, no evolution was observed for conceptions on the scientific method considered by the science teaching literature to be inadequate.