Experimentação histórica e argumentação científica no ensino de Física: um estudo de caso do Disco de Arago em feiras de ciências
DOI:
https://doi.org/10.23925/2178-2911.2026v33espp789-828Keywords:
scientific argumentation, Toulmin model, history of science, historical experiment, physics teachingAbstract
Scientific literacy in basic education requires didactic strategies that integrate experimentation, argumentation, and the history of science, fostering an understanding of scientific knowledge as a historical, rational, and socially constructed process. In the context of science fairs, many students face difficulties in explaining experimental activities, justifying results, and consistently mobilizing theoretical concepts, revealing argumentative weaknesses. In this regard, this article analyzes the potential of Toulmin’s argumentation model as a didactic strategy to support the understanding and explicit explanation of a historical electromagnetism experiment, the Arago Disk, developed by high school students in a science fair context. This qualitative case study was conducted in a public school in the state of Espírito Santo, Brazil, through the implementation of a didactic sequence that combined conceptual workshops, historical experimental reconstruction, and the elaboration of arguments based on Toulmin’s layout. Data were collected through questionnaires and an argumentation worksheet and analyzed using criteria adapted from the specialized literature. The results indicate that articulating historical experimentation, argumentation, and teacher mediation enhanced the organization of scientific discourse, the use of evidence, conceptual understanding of electromagnetism, and the development of students’ critical thinking.
Downloads
References
Alcantara, M., & Moura, B. A. (2022). Os caminhos da história da ciência na revista A Física na Escola. Revista A Física na Escola, 20(1).
Aldağ, H. (2006). Toulmin tartışma modeli. Çukurova Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 15(1), 13–33. https://dergipark.org.tr/en/pub/cusosbil/issue/4373/59852
Andrews, R., & Hertzberg, F. (2009). Introduction: Special issue on argumentation in education in Scandinavia and England. Argumentation, 23(4), 433–436. https://doi.org/10.1007/s10503-009-9168-5
Ariza, R. P., & Harres, J. B. S. (2002). A epistemologia evolucionista de Stephen Toulmin e o ensino de ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 19, 70–83. https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/10055
Assis, A. K. T., & Chaib, J. P. M. de C. (2011). Eletrodinâmica de Ampère: Análise do significado e da evolução da força de Ampère, juntamente com a tradução comentada de sua obra sobre eletrodinâmica. Editora da Unicamp.
Bachelard, G. (1996). A formação do espírito científico: Contribuição para uma psicanálise do conhecimento (E. dos S. Abreu, Trad.). Contraponto. (Obra original publicada em 1938)
Barral, J.-A. (1862). Notice chronologique sur les œuvres d’Arago. Gide; Weigel.
Bermejo-Luque, L. (2004). Toulmin’s model of argument and the question of relativism (JA Blair Prize, 2005). Informal Logic, 24(2). https://doi.org/10.22329/il.v24i2.2142
Bernardes, A. O., Redig, A. G., & Santos, A. C. F. (2022). A feira de ciências como recurso didático inclusivo no ensino de Física para alunos surdos. Revista A Física na Escola, 20(1).
Brasil. Ministério da Educação. (2018). Base Nacional Comum Curricular: Ensino médio. MEC/Secretaria de Educação Básica. http://basenacionalcomum.mec.gov.br/
Caldas, J., Lima, M., & Crispino, L. C. B. (2016). Explorando história da ciência na Amazônia: O Museu Interativo da Física. Revista Brasileira de Ensino de Física, 38, e4307.
Campillo, Y. P., & Guerrero, J. A. C. (2013). El ABP y el diagrama heurístico como herramientas para desarrollar la argumentación escolar en las asignaturas de ciencias. Ciência & Educação, 19(3), 499–516.
Carvalho, M., & Abib, M. (2019). A importância das interações discursivas para a promoção da argumentação em aulas de Ciências. In Anais do XII Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências (ENPEC). http://abrapecnet.org.br/enpec/xii-enpec/anais/resumos/1/R1294-1.pdf
Chamizo Guerrero, J. A. (2007). Las aportaciones de Toulmin a la enseñanza de las ciencias. Enseñanza de las Ciencias, 25(1), 133–146. https://doi.org/10.5565/rev/ensciencias.3764
Chang, H. (2011). How historical experiments can improve scientific knowledge and science education: The cases of boiling water and electrochemistry. Science & Education, 20(3), 317–341. https://doi.org/10.1007/s11191-010-9301-8
Condé, M. L. L. (2017). Um papel para a história: O problema da historicidade da ciência. Editora UFPR.
Costa, A. (2008). Desenvolver a capacidade de argumentação dos estudantes: Um objectivo pedagógico fundamental. Revista Iberoamericana de Educación, 46(5), 1–8. https://rieoei.org/historico/deloslectores/2233Costa.pdf
Dharmawan, Y. Y., Ali, H. V., Prasatyo, B. A., & Amaliah, A. (2023). Comparing the argumentative essay formats of Indonesian and Korean students using the Toulmin model. Jurnal Onoma: Pendidikan, Bahasa, dan Sastra, 9(2), 1099–1114. https://doi.org/10.30605/onoma.v9i2.2922
Desbiens, G. (2003). Machines à induction bobinées sur dents (Doctoral dissertation, Institut National Polytechnique de Grenoble). https://theses.hal.science/tel-00381904
Diestler, S. (2005). Becoming a critical thinker (4th ed.). Pearson Education.
Erduran, S., Simon, S., & Osborne, J. (2004). TAPping into argumentation: Developments in the application of Toulmin’s argument pattern for studying science discourse. Science Education, 88(6), 915–933. https://doi.org/10.1002/sce.20012
Fara, P. (2014). Uma breve história da ciência. Editora Fundamento Educacional.
Faraday, M. (2011). Pesquisas experimentais em eletricidade. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 28(1), 152–204. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2011v28n1p152
Faria, A. F., & Vaz, A. de M. (2017). Pensamento científico em tarefas de física básica. Investigações em Ensino de Ciências, 22(1), 162–188.
Feldman, R. (1993). Reason and argument (2nd ed.). Prentice Hall.
Ferraz, A. T., & Sasseron, L. H. (2017). Propósitos epistêmicos para a promoção da argumentação em aulas investigativas. Investigações em Ensino de Ciências, 22, 42.
Filgueiras, C. (2011). A ciência e o sortilégio de Clio. Revista Triplov de Artes, Religiões e Ciências, (10). http://novaserie.revista.triplov.com/numero_10/ca-filgueiras/index.html
Fisher, A. (2019). What critical thinking is. In J. A. Blair (Ed.), Studies in critical thinking (Chap. 1, pp. 7–26). Windsor Studies in Argumentation. https://windsor.scholarsportal.info/omp/index.php/wsia/catalog/book/106
Fisher, A., & Scriven, M. (1997). Critical thinking: Its definition and assessment. EdgePress; Centre for Research in Critical Thinking.
França, É. C. M. de, & Leal, A. D. (2023). Nos bastidores da ciência: Argumentação, história e filosofia no ensino de Física. Linha D’Água, 36(3), 321–340. https://doi.org/10.11606/issn.2236-4242.v36i3p321-340
French, S. (2009). Ciência: Conceitos-chave em filosofia (A. Klaudat, Trad.). Artmed.
Galvão, I. C. M., Monteiro, M. A. A., Capri, M. da R., & Monteiro, I. C. de C. (2015). Atividades experimentais e o desenvolvimento da argumentação dos alunos. In Anais do X Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências (ENPEC). https://www.abrapec.com/enpec/x-enpec/anais2015/resumos/R0854-1.PDF
Gallon, M. da S., Silva, J. Z. da, Nascimento, S. S. do, & Rocha Filho, J. B. da. (2019). Feiras de ciências: Uma possibilidade à divulgação e comunicação científica no contexto da educação básica. Revista Insignare Scientia, 2(4), 180–197. https://doi.org/10.36661/2595-4520.2019v2i4.11000
Gardelli, D., & Neves, M. C. D. (2012). Equívocos didáticos na Física do Ensino Médio sobre a interpretação dada à experiência de Oersted. Revista de Ensino de Ciências e Engenharia, 3(2), 18–36.
Gavroglu, K. (2011). Textbooks of the physical sciences and the history of science: A problematic coexistence. In Adapting historical knowledge production to the classroom (pp. 55–59). Brill.
Gavroglu, K. (2007). O passado das ciências como história. Porto Editora.
Governo do Estado do Espírito Santo. (2020). Currículo do Espírito Santo: Ciências da natureza e suas tecnologias – Componente Física. https://drive.google.com/file/d/1lkF-KXuPbUThYXKA6Ur_WxcdlXvWPJvM/view
Gowin, D. B. (1981). Educating. Cornell University Press.
Goodnight, G. T. (2006). Complex cases and legitimation inference: Extending the Toulmin model to deliberative argument in controversy. In Arguing on the Toulmin model: New essays in argument analysis and evaluation (pp. 39–48). Springer.
Groarke, L. (2005). Political cartoons in a Stephen Toulmin landscape. In Proceedings of the OSSA Conference (pp. 186–188).
Gurgel, I. (2020). Reflexões político-curriculares sobre a importância da história das ciências no contexto da crise da modernidade. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 37(2), 333–350. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2020v37n2p333
Gurgel, I. (2017). O processo criativo de Ampère na elaboração da eletrodinâmica. In B. A. Moura & T. C. de Mello Forato (Orgs.), Histórias das ciências, epistemologia, gênero e arte: Ensaios para a formação de professores (Cap. 4, pp. 71–92). EduFABC.
Gleiser, M. (1997). A dança do universo: Dos mitos de criação ao Big Bang (2nd ed.). Companhia das Letras.
Guimarães, R. R., & Massoni, N. T. (2020). O uso do modelo padrão de argumentação de Stephen Toulmin no ensino de ciências no âmbito da disciplina de física: Alguns resultados de pesquisa e reflexões a partir de debates em sala de aula. Investigações em Ensino de Ciências, 25(3), 487. https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2020v25n3p487
Guimarães, L. P., & Castro, D. L. de. (2021). Como a história da ciência está na sala de aula? Uma revisão das estratégias didáticas. Revista Cocar, 15(32). https://periodicos.uepa.br/index.php/cocar/article/view/4392
Gott, R., & Duggan, S. (2007). A framework for practical work in science and scientific literacy through argumentation. Research in Science & Technological Education, 25(3), 271–291. https://doi.org/10.1080/02635140701535000
Heering, P. (2023). Transformations: The material representation of historical experiments in science teaching. The British Journal for the History of Science, 56(3), 351–368. https://doi.org/10.1017/S0007087423000274
Hitchcock, D. (2019). The concept of an argument. In J. A. Blair (Ed.), Studies in critical thinking (Chap. 9, pp. 101–113). Windsor Studies in Argumentation. https://windsor.scholarsportal.info/omp/index.php/wsia/catalog/book/106
Johnson, R., & Blair, J. A. (2017). Lógica informal: Uma visão geral. Revista Eletrônica de Estudos Integrados em Discurso e Argumentação, 195–215. https://doi.org/10.17648/eidea-14-1755
Júnior, D. F. C. R. (2023). Um modelo linguístico para o ensino de epistemologia. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, 22(1). http://reec.uvigo.es/volumenes/volumen22/REEC_22_1_8_ex1889_658.pdf
Kahr, B., & Arteaga, O. (2012). Arago’s best paper. ChemPhysChem, 13(1), 79–88. https://doi.org/10.1002/cphc.201100706
Kock, C. (2005). Types of warrant in practical reasoning. In Proceedings of the OSSA Conference (pp. 269–278).
Kuhn, T. S. (1993). Science as an argument: Implications for teaching and learning scientific thinking. Science Education, 77(3), 318–337.
Kuhn, T. S. (2011). A história da ciência. In A tensão essencial (M. A. Penna-Forte, Trad., pp. 127–144). Editora UNESP. (Obra original publicada em 1977)
Leitão, S., & Damianovic, M. C. (2011). Argumentação na escola: O conhecimento em construção. Pontes Editores.
Mancuso, R., & Leite, I. F. (2006). Feira de ciências no Brasil: Uma trajetória de quatro décadas. Ministério da Educação/Secretaria de Educação Básica; FENACEB.
Moreira, M. A. (2017). Ensino e aprendizagem significativa. Editora Livraria da Física.
Manz, E. (2015). Representing student argumentation as functionally emergent from scientific activity. Review of Educational Research, 85(4), 553–590. https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.3102/0034654314558490
Matthews, M. R. (1994a). Historia, filosofía y enseñanza de las ciencias: La aproximación actual. Enseñanza de las Ciencias, 255–277.
Matthews, M. R. (1994b). Science teaching: The role of history and philosophy of science. Routledge.
Martins, R. de A. (1986). Oersted e a descoberta do eletromagnetismo. Cadernos de História e Filosofia da Ciência, 10(1), 89–114. https://www.cle.unicamp.br/eprints/index.php/cadernos/article/view/1226/1016
Martins, R. de A. (2001). Como não escrever sobre história da física: Um manifesto historiográfico. Revista Brasileira de Ensino de Física, 23(1), 113–129. https://www.sbfisica.org.br/rbef/indice.php?vol=23&num=1
Martins, R. de A., Silva, C. C., & Prestes, M. E. B. (2013). History and philosophy of science in science education in Brazil. In International handbook of research in history, philosophy and science teaching (pp. 2271–2299). Springer.
Martins, R. de A. (1998). Como distorcer a física: Considerações sobre um exemplo de divulgação científica. 1 – Física clássica. Caderno Catarinense de Ensino de Física, 15(3), 242–264.
Martins, R. de A. (2006). Introdução: A história das ciências e seus usos na educação. In C. C. Silva (Org.), Estudos de história e filosofia das ciências: Subsídios para aplicação no ensino. Livraria da Física.
Marraud, H. (2024). The dialogical construction of reasons. Lecture delivered at the International Colloquium Argumentation in the 21st Century: Challenges: People, Societies and Cultures, University of Coimbra, October 10–11, 2024.
Moraes, A. G., Reis, J. C., & Braga, M. A. B. (2004). Uma abordagem histórico-filosófica para o eletromagnetismo no ensino médio. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 21(2), 224–248.
Moreira, M. A. (2017). Ensino e aprendizagem significativa. Editora Livraria da Física.
Moura, B. A. (2014). O que é natureza da ciência e qual sua relação com a história e filosofia da ciência? Revista Brasileira de História da Ciência, 7(1), 32–46. https://doi.org/10.53727/rbhc.v7i1.237
Moura, B. A. (2019). A filosofia natural de Benjamin Franklin: Traduções de cartas e ensaios sobre a eletricidade e a luz. EdUFABC.
Moura, B. A. (2008). A aceitação da óptica newtoniana no século XVIII: Subsídios para discutir a natureza da ciência no ensino (Master’s thesis, Universidade de São Paulo).
Novak, J. D., & Gowin, D. B. (1984). Aprender a aprender. Plátano Edições Técnicas.
Nousiainen, M., & Vuola, K. (2023). Analysing argumentation episodes: A case study from physics teacher education. FMSERA Journal. https://journal.fi/fmsera/article/view/127440
Nunes, J. M. V., & Almouloud, S. A. (2013). O modelo de Toulmin e a análise da prática da argumentação em matemática. Educação Matemática Pesquisa, 15(2). https://revistas.pucsp.br/index.php/emp/article/view/14592
Nussenzveig, H. M. (1997). Curso de física básica: Eletromagnetismo (Vol. 3). Editora Blucher.
Osborne, J., Collins, S., Ratcliffe, M., Millar, R., & Duschl, R. (2003). What “ideas-about-science” should be taught in school science? A Delphi study of the expert community. Journal of Research in Science Teaching, 40(7), 692–720. https://doi.org/10.1002/tea.10105
Paula, H., Alves, E. G., & Mateus, A. L. (2011). Quântica para iniciantes: Investigações e projetos. UFMG.
Peduzzi, L. O. Q. (2015). A relatividade einsteiniana: Uma abordagem conceitual e epistemológica (Publicação interna). Departamento de Física, Universidade Federal de Santa Catarina. http://www.evolucaodosconceitosdafisica.ufsc.br
Peduzzi, L. O. Q. (2001). Sobre a utilização didática da história da ciência. In M. Pietrocola (Org.), Ensino de física: Conteúdo, metodologia e epistemologia numa concepção integradora. Editora da UFSC.
Pérez, D. G., Montoro, I. F., Alís, J. C., Cachapuz, A., & Praia, J. (2001). Para uma imagem não deformada do trabalho científico. Ciência & Educação, 7, 125–153. https://doi.org/10.1590/S1516-73132001000200001
Pinto, J. A. F., Silva, A. P. B., & Ferreira, É. J. B. (2017). Laboratório desafiador e história da ciência: Um relato de experiência com o experimento de Oersted. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 34(1), 176–196. http://dx.doi.org/10.5007/2175-7941.2017v34n1p176
Pontoppidan, C. (2020). Where do you place your argument? In Proceedings of the OSSA Conference. https://findresearcher.sdu.dk/ws/portalfiles/portal/291025468/Where_do_you_place_your_argument.pdf
Plantin, C. (2009). La argumentación. Ariel.
Reis, J. (1974). História da ciência: De onde vem, para onde vai. Revista de História, 48, 211–226.
Reis, J. B. A., Silva, F. R., & Vieira, W. S. (2018). O efeito Faraday e a matéria. História da Ciência e Ensino: Construindo Interfaces, 17, 50–66. https://doi.org/10.23925/2178-2911.2018v17p50-66
Reis, J. (2024). O projeto de divulgação da ciência em Michael Faraday e as lectures. História da Ciência e Ensino: Construindo Interfaces, 27, 282–298. https://doi.org/10.23925/2178-2911.2023v23espp282-298
Reis, J. B. A. (2023). Experimentos, elaboração e reelaborações na construção da teoria eletromagnética: Linhas físicas de força, campos, paramagnetismo e diamagnetismo. História da Ciência e Ensino: Construindo Interfaces, 27, 106–123. https://doi.org/10.23925/2178-2911.2023v27espp106-123
Reed, C., & Rowe, G. (2005). Toulmin diagrams in theory and practice: Theory neutrality in argument representation. In Proceedings of the OSSA Conference.
Ritola, J. (2010). [Review of the book Arguing on the Toulmin model: New essays in argument analysis and evaluation, edited by D. Hitchcock & B. Verheij]. Cogency, 2(2), 155–178.
Rocha, T. U. (2019). Entre a tradição e a ressignificação da física escolar: A história da ciência presente nos livros didáticos de física do PNLD (Doctoral dissertation, Universidade Federal do Paraná).
Rosmorduc, J. (1998). Uma história da física e da química: De Tales a Einstein. Jorge Zahar.
Ross, S. (1965). The search for electromagnetic induction, 1820–1831. Notes and Records of the Royal Society of London, 20(2), 184–219. https://royalsocietypublishing.org/
Sadler, T. D., & Donnelly, L. A. (2006). Socioscientific argumentation: The effects of content knowledge and morality. International Journal of Science Education, 28(12), 1463–1488. https://doi.org/10.1080/09500690600708717
Santos, L. F. (2017). The role of critical thinking in science education. Online Submission, 8(20), 160–173. https://eric.ed.gov/?id=ED575667
Santos Sartori, P. H., & Oliveira, M. N. de. (2024). O experimento da indução eletromagnética de Michael Faraday: Construção de réplicas de aparatos históricos para promoção da abordagem da história da ciência. História da Ciência e Ensino: Construindo Interfaces, 27, 22–50. https://doi.org/10.23925/2178-2911.2023v27espp22-50
Santibáñez, C. (2015). Teoria da argumentação como epistemologia aplicada (A. M. Silva, Trad.; D. M. V. de Almeida, Rev. trad.). EID&A – Revista Eletrônica de Estudos Integrados em Discurso e Argumentação, (8), 236–265.
Sánchez, H. V. A., & Arteaga, E. G. G. (2023). Aportes de la historia y la filosofía en la enseñanza de las ciencias a partir de la actividad experimental asociada a la hidráulica. Góndola, Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias, 18(1), 134–148. https://doi.org/10.14483/23464712.19116
Seker, H. (2012). The instructional model for using history of science. Educational Sciences: Theory and Practice, 12(2), 1152–1158. https://eric.ed.gov/?id=EJ981834
Silva, M. L. M., & Silva, M. G. L. da. (2016). Argumentação no ensino de biologia: Uma experiência no ensino médio. ACTIO: Docência em Ciências, 1(1), 70–86.
Silva Lima, A. R. da, Silva, A. P. B. da, & Nascimento, L. F. do. (2021). Uma proposta histórica e experimental para o estudo dos multiplicadores do efeito magnético. Experiências em Ensino de Ciências, 16(2), 185–206.
Silva, E. P., & Arcanjo, F. G. (2021). História da ciência, epistemologia e dialética. Trans/Form/Ação, 44(2), 149–174. https://doi.org/10.1590/0101-3173.2021.v44n2.11.p149
Silva, C. C., & Martins, R. de A. (2023). Entrevista com Roberto de Andrade Martins. Impacto: Pesquisa em Ensino de Ciências, (2), e78819.
Sobocan, J. (2005). Testing with the Toulmin model. In Proceedings of the OSSA Conference.
https://doi.org/10.1007/s10503-009-9168-5
Sobrinho, M. F., Ramos, T. C., & Santos, W. L. P. (2013). Questões de física do ENEM/2012 com caráter sociocientífico: Um estudo do potencial argumentativo à luz do padrão de Toulmin. In Anais do IX Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de Ciências (ENPEC).
Suzuki, V., & Zompero, A. F. (2016). O desenvolvimento do argumento e o aprimoramento dos aspectos semânticos e pragmáticos da linguagem oral, mediante o ensino por investigação. Góndola, Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias, 11(1), 100–116. https://doi.org/10.14483/udistrital.jour.gdla.2016.v11n1.a7
Toulmin, S. E. (2006). Os usos do argumento (R. Guarany & M. B. Cipolla, Trads.; 2ª ed.). Martins Fontes. (Obra original publicada em 1958)
Toulmin, S. E. (1958). The uses of argument. Cambridge University Press.
Toulmin, S. E. (1972). Human understanding. Princeton University Press.
Valente, M. (2019). Experiência da natureza e educação científica com Oersted. História da Ciência e Ensino: Construindo Interfaces, 20, 395–407. https://doi.org/10.23925/2178-2911.2019v20espp395-407
Videira, A. A. P. (2007). Historiografia e história da ciência. Escritos: Revista da Casa de Rui Barbosa, 1(1), 111–158. https://rubi.casaruibarbosa.gov.br/handle/20.500.11997/17984
Xavier, L. A., Luna, F. J., Segatto, B. R., & Ferracioli, L. (2023). O diagrama de Gowin potencializando as atividades experimentais em eventos científicos. Revista de Enseñanza de la Física, 35(2), 133–150. https://doi.org/10.55767/2451.6007.v35.n2.43716
