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Principal | Introdução | Actividades
Experimentais para Crianças | A Importância do Jogo no Desenvolvimento da Criança | | Novas Estratégias no Ensino das Ciências
| A Utilização de Variáveis no
Trabalho Prático | Actividades 1 | Actividades 3 | |
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actividadeS experimentaIS para crianças |
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PERPECTIVA DO ENSINO Como afirma Ponte (1997, Apud Costa, 1999),
"o papel fundamental da escola já não é o de preparar uma pequena elite
para estudos superiores e proporcionar à grande massa os requisitos mínimos
para uma inserção rápida no mercado de trabalho". Pelo contrário, o seu
papel passou a ser o de preparar a totalidade dos jovens para se inserirem de
modo criativo, crítico e interveniente numa sociedade cada vez mais complexa,
em que a capacidade de descortinar oportunidades, a flexibilidade de raciocínio,
a adaptação a novas situações, a persistência e a capacidade de interagir e
cooperar são qualidades fundamentais. Este novo papel da escola implica uma
nova maneira de ser professor. O professor como autoridade suprema, que sabe
tudo, incumbido de ensinar o aluno, que nada sabe, é cada vez mais um modelo
do passado. Assim, a principal função do professor já não é dar o programa
todo mas é a de interpretar, gerir e adaptar o currículo às características e
necessidades dos seus alunos, criando contextos de aprendizagem tão fecundos
quanto possível (Figueiredo, 1998b Apud Costa, 1999). O professor não
se pode limitar a seguir o livro de texto, mas tem de usar materiais
diversificados e estimular os alunos a consultar diversas fontes de
informação. O ensino na sala de aula não se pode basear exclusivamente ao
quadro e giz, tem-se de tirar partido das novas tecnologias de informação.
Ensinar não se pode reduzir ao binómio de expor a matéria e passar
exercícios, é necessário propor tarefas diversificadas, incluindo problemas,
projectos e investigações, e estimular diferentes formas de trabalho e de
interacção entre os alunos. O professor não pode monopolizar o discurso na
sala de aula mas tem de ser capaz de a transformar numa verdadeira comunidade
de aprendizagem em que os alunos tenham um papel de relevo. No que se refere ao ensino das ciências no nosso
país, tem-se tem caracterizado, de uma maneira geral, pela transmissão de
conhecimentos, pelo professor a debitar matéria, pela memorização de factos e
leis, onde o manual e o professor, são muitas vezes as únicas fontes de
informação e em que as metodologias tradicionais, centradas na transmissão de
conhecimentos, predominam (Fonseca, 1996 Apud Costa, 1999). Assim, o ensino das ciências nas nossas escolas tem
sido alvo de críticas, por ser muito prescritivo, impessoal, onde não há
lugar para as opiniões e para a criatividade dos alunos. As aulas são
reduzidas a séries de pequenas e triviais actividades, onde são leccionados
alguns conhecimentos, sem relação com o meio onde os alunos crescem e em que
o livro de texto e o professor são as únicas fontes de informação válidas.
Este tipo de ensino inibe o desenvolvimento das personalidades dos alunos e
das suas aspirações. Portanto, uma das tarefas prementes dos professores de
ciências é tornar significativa para os alunos a aprendizagem de ciência.
Importa que os jovens em idade escolar sintam o prazer de fazer ciência e não
apenas vivam a obrigação de aprender factos e leis. De acordo com muitos investigadores em educação
(Gowin, 1981, Moreira & Buchweitz, 1993, Crowther, 1997, Harper &
Hedberg, 1997, Brooks and Brooks, 1999, Novak & Gowin, 1999, Mintzes,
Wandersee & Novak, 2000, etc. Apud Matos & Valadares, s. d.), uma boa aprendizagem exige a
participação activa do aluno, de modo a construir e reconstruir o seu próprio
conhecimento. De facto, sendo o aluno o elemento estruturante e estruturador
da sua aprendizagem, que é um processo individual e profundamente
idiossincrático, ainda que altamente influenciado por factores sociais, é
fulcral o seu papel activo. Por outro lado, sugere-se actualmente que o
professor assuma um papel de dinamizador e facilitador da aprendizagem do
aluno, ao contrário do que sucedia na pedagogia passiva tradicional, em que o
professor era entendido como um mero veículo transmissor de conhecimentos. Mudar de metodologias nas aulas de ciências, para
métodos activos, de trabalho de projecto, das situações de comunicação ou de
descoberta, das tarefas abertas, do trabalho em grupo cooperativo é, cada vez
mais, uma necessidade absoluta se pretende para formar jovens dinâmicos,
críticos, participativos e capazes de se inserirem facilmente numa sociedade
com as características da actual (Abrantes, 1989; Artz, 1994; Alarcão, 1995;
Perrenoud, 1995 Apud Costa, 1999).
É importante propor actividades aos alunos, diferentes daquelas que se lhes
têm oferecido até aqui, de modo a possibilitar-lhes experiências de
aprendizagem significativas, activas, diversificadas, integradoras e
socializadoras, e capazes de desenvolver nos alunos conhecimentos,
capacidades e atitudes fundamentais para tal inserção. A CIÊNCIA NO ENSINO No
dia-a-dia utiliza-se muitas vezes o termo Ciência, ao longo deste trabalho
pretende-se desenvolver este conceito na vertente do ensino. Daí surge a
seguinte questão “O que é a ciência?”. Ciência
significa muitas vezes coisas diferentes para pessoas diferentes. Para alguns
significa investigação, ou talvez procura de verdade; para outros
desenvolvimento tecnológico para benefício da humanidade; para outros é
aplicação de descrição autêntica do mundo físico (Science, 1972:5/13). Conforme
a UNESCO (1983 Apud s. r.) “A
Ciência na escola pode ser realmente divertida. As crianças, em qualquer
parte do mundo, ficam intrigadas com problemas simples, sejam eles
idealizados ou por elas realmente identificados no meio circundante” e
salienta ainda que a “Ciência e Tecnologia são actividades socialmente úteis
com as quais as crianças se devem familiarizar (...) como o mundo está cada
vez mais influenciado pela Ciência e Tecnologia, importa que os futuros
cidadãos estejam apetrechados para viverem nele...”. Segundo
Murphy (1993 Apud s. r.), a ciência
“oferece a perspectiva de um ensino menos verbalista, mais centrado em acções
práticas sobre objectos e seres vivos, acções que se têm revelado vivências
pessoais intensas...”. É certo que a ciência envolve métodos de trabalho que
lhe são peculiares. De facto, há quem diga que talvez a estratégia mais
poderosa de aprendizagem seja o método empírico, utilizado tanto no jardim
infantil como no laboratório universitário. O
modo de questionar é o aspecto mais significativo da investigação científica,
e pode ser visto como uma série de passos que levam o investigador a uma
compreensão profunda do fenómeno a ser estudado. Provavelmente a investigação
não segue os passos pela mesma ordem nas habitualmente contém os seguintes
elementos (s. r.): Passo
1 – O investigador faz pesquisa com precisão comparando e medindo sempre que
possível. Passo
2 – Regista as observações utilizando métodos apropriados. Passo
3 – Faz referência à literatura que relaciona as suas observações com outros
fenómenos semelhantes já registados. Passo
4 – Constrói teorias para explicar as observações. Passo
5 – Inventa experiências para testar a sua teoria mais plausível de um modo
honesto. Passo
6 – Analisa os resultados dos seus testes e tira conclusões ou que a teoria é
razoável e pode ser aceite de acordo com as provas existentes ou que a teoria
dá apenas uma explicação parcial e deve ser modificada ou que a teoria está
errada e que se deve construir uma nova teoria. Se
se verificarem os dois últimos casos, os passos 4, 5 e 6 são repetidos até
que o investigador esteja confiante que atingiu uma confiança tão razoável quanto
possível, com base na evidência disponível. Por
fim: Passo
7 – O investigador expõe a sua descoberta à comunidade, aumentando assim o
manancial do conhecimento humano. A
ciência pode, pois ser vista como qualquer actividade na qual alguns dos
passos referidos acima formam uma parte integrante do método de investigação
de um fenómeno ou acontecimento natural. Segundo Harlen (1983 Apud s.
r.), “Os registos das discussões entre crianças, a propósito do trabalho
científico, mostram que a sua linguagem é de construção mais elaborada do que
nas situações tradicionalmente planificadas para desenvolver a linguagem e do
que conversas com adultos”. “As crianças desenvolvem ideias sobre o mundo, desenvolvem significados
para as palavras usadas em ciência e desenvolvem estratégias para obterem
explicações sobre o como e o porquê dos fenómenos, muito antes da ciência
lhes ser formalmente ensinada” (Osborne & Wittrok, 1983 Apud s. r.). “Há fracas oportunidades para que o nosso ensino tenha impacto, a menos
que conheçamos o que pensam as crianças e porque pensam assim” (Osborne &
Freyhmy, 1985 Apud s. r.). “As
«ideias intuitivas» parecem prevalecer tanto entre os alunos que estudam
ciências como entre os que não o fazem” (Driver Apud s. r.). “Embora algumas crianças apliquem ideias
científicas ensinadas em contextos escolares estereotipados (Ex. Exames), não
o fazem fora das situações formais escolares” (Driver & Oldham, 1986 Apud s. r.). O modo de questionar descrito anteriormente tem lugar na educação de
crianças com idades entre os 5 e os 13 anos? A resposta é sim, no sentido que
muito do trabalho está relacionado com a “procura” de uma actividade que
envolve exploração do meio. Esta é uma exploração que todos os professores
podem encorajar, quer se tenha treino científico ou não, através da sua
própria experiência do meio que podem compartilhar com as crianças, ou seja,
é uma maneira de trabalhar a ciência com crianças dos 5 aos 13 anos. Assim, a
ciência dos 5 aos 13 anos pode melhorar e pode ser descrita como um meio de
estruturar oportunidades para que uma criança tenha experiências científicas
no seu meio. A partir de observações bem ordenadas, aparecem questões que
conduzem a investigação e à necessidade de registar o que se descobriu. É
importante que a criança adopte uma perspectiva de resolução de problemas,
segundo a qual deve utilizar vários métodos de procedimento e apresentar os
seus resultados. Ligado ao processo da sua investigação utilizará
inevitavelmente linguagem e matemática para comunicar o que descobriu e, terá
que adquirir ou melhorar algumas capacidades para tal. Assim, desenvolverá um
espírito interrogativo e uma perspectiva científica para com os problemas (s.
r.). Neste contexto surge a questão fulcral “Porque se deve ensinar
ciência?”, que permite todo o desenvolvimento da Educação Científica. Segundo
as obras consultadas deve-se ensinar ciência seguindo os seguintes tópicos
que são alguns argumentos gerais para uma Educação Científica a favor de
indução de ciência no currículo são os seguintes: Uma investigação prática do
meio, no sentido e significado mais amplo de palavra e envolve reconhecimento
das finalidades e colecção de espécies e dados que merecem um estudo
posterior. Tal estudo implica desenvolvimento de capacidades. As crianças
começam aprender utilidade de efectuar medições e ampliações. Apercebem-se
que os testes a efectuar devem ser honestos e devem verificar-se os
resultados em relação à precisão e validade. Deve arranjar-se material de
modo a revelar o seu significado. Estes são objectivos que proporcionam
pensamento crítico e respeito apropriado pela evidência que apoia os
resultados. A execução destes objectivos pode ajudar as crianças a
habituarem-se a formar julgamentos independentes. O ensino e a aquisição do
conhecimento e métodos científicos são essenciais para preparar as crianças
para a vida num mundo de grande e rápida mudança técnica (s. r.). A ciência pode enriquecer outras áreas importantes do currículo.
Proporciona uma base para planear, argumentar e especular, ajudando assim o
desenvolvimento da linguagem proporcionando às crianças experiência concretas
do mundo e permitindo uma descrição detalhada. Os fenómenos naturais e
artificiais são uma fonte inspiradora constante de expressão criativa. Muitas
vezes considera-se a matemática como uma ferramenta necessária para permitir
que a investigação científica prossiga (s.
r.). O crescimento mundial de população e as necessidades insociáveis do
homem, de energia fazem com que seja essencial que todos desenvolvam atitudes
científicas razoáveis para o estudo do meio e utilizam criteriosamente as
fontes naturais. Estas atitudes não podem ser forçadas, só podem ser
desenvolvidas lentamente através do encorajamento referido (s. r.). A equipa do projecto do School Science “Progress in Learning Science”,
sugere que as crianças devem adquirir alguns atributos ao estudar ciência. As
publicações deste projecto sugerem que uma preocupação central de ciência já
na escola primária deve ser desenvolver capacidades, atitudes e promover a
aquisição de conceitos, como se indica a seguir. O estudo de ciência na
escola primária deve permitir desenvolver capacidades para: observar,
levantar questões, propor pesquisas para responder às questões, experimentar
ou investigar, descobrir padrões nas observações, raciocinar de um modo
sistemático e lógico, comunicar os resultados e aplicar a aprendizagem;
desenvolver atitudes de: curiosidade, originalidade, cooperação,
perseverança, abertura de espírito, autocrítica, responsabilidade,
independência de pensamento; promover a aquisição de conceitos de: causa e
efeito, tempo, peso, comprimento, área, volume, força, medida, energia,
mudança, ciclo de vida, interdependência dos corpos com vida, seres vivos,
adaptação, etc. (s. r.). Contudo, surgem algumas questões no desenrolar deste contexto que são
muito importantes para discussão porque é que as crianças devem estudar
Ciência são as seguintes, por exemplo: 1-
O que é a Ciência? 2-
O que é que as crianças ganham de Ciência, que seja diferente ou complementar
daquilo que aprendem com os outros assuntos? 3-
Quais são algumas das características reconhecíveis de uma criança com
a uma atitude de natureza interrogativa? 4-
Que capacidades é que as crianças precisam de ter para que progridam no
trabalho em Ciência? A discussão destas questões mostrará que é vasto o campo a cobrir.
Obviamente que são apresentadas razões segundo as quais existem muitas
actividades através das quais as crianças podem desenvolver atitudes,
capacidades e conceitos pertinentes à ciência. A escolha dos processos para
este fim deve ser ditada pelos interesses das crianças e pelas ideias que os
professores podem ter para encorajar e ampliar esses interesses nas condições
que existirem localmente (s. r.). A contribuição de ciência permite o desenvolvimento da linguagem que
devem em qualquer altura utilizar-se as possibilidades de desenvolvimento de
linguagem. Quando os professores encorajam as crianças a explorar e a
observar, utilizam a conversação e fazem com que as crianças entrem em contacto
com um vocabulário mais alargado. Em grupos, as crianças comunicam
verbalmente e falam livremente umas com as outras. Guiadas pelo professor
ficarão mais capazes de expor ideias e assinalar pontos fracos nas sugestões
e esforçar dos outros. À medida que as crianças se desenvolvem, a ciência, ao
pôr a ênfase na pesquisa, proporciona-lhes muitas descobertas que podem
compartilhar e, consequentemente muitas oportunidades de utilizar
correctamente palavras, de pronunciar frases claras e sem ambiguidade e de as
justificarem com provas. Devem ser encorajadas a fazer isto por meio das suas
próprias palavras e não serem limitadas a um plano que consiste em
“objectivo”, “aparelhagem”, “método”, “resultado” e “ conclusão”. À medida
que se desenvolvem as capacidades de abstracção das crianças, algumas devem
ser capazes de se apoiarem em recordações de experiências passadas. Este modo
de pensar permite-lhes produzir conversação e escrita de natureza
especulativa (s. r.). Em suma, pode-se fazer uma sistematização das razões para estudar
ciência. Geralmente concorda-se que as crianças atinjam os objectivos
indicados a seguir e sistematizados em diferentes grupos (s. r.): - A atitude que a criança demonstra interesse na descoberta, vontade de
se envolver em trabalho de grupo e perseverança; - As ideias conceptuais que são atingidas com as mudança ou
estabilidade, semelhanças ou diferenças e adaptação; - A capacidade de questionar que é demonstrada ao observar e ao
executar um teste apropriado; - As capacidades manipulativas que são testadas na
utilização de instrumentos, na produção e utilização de modelos e na
investigação de coisas e materiais por corte e direcção; - As capacidades sociais que são desenvolvidas no trabalho em grupo e
na qualidade de liderança. Tem sido feita imensa investigação do ensino da ciência e houve o
levantamento de algumas razões que tentam justificar porque as ideias dos
alunos não são, de facto influenciadas pelos professores de ciências, as
quais são apresentadas de seguida (s. r.): - Falta de motivação real dos alunos para
alterarem as suas concepções do mundo; - Considerarem a ciência, talvez, como algo que
tem de ser aprendido por obrigação (para passar nos exames); - Talvez, porque os alunos aprendem
e compreendem só algumas ideias “científicas” quando são várias as
inter-relações dessas ideias (muitas vezes sustentam ideias que não se
integram podendo até ser contraditórias); - A compreensão segura de
conceitos básicos de ciência requer uma grande reestruturação de ideias
prévias dos alunos, que em muitos casos estão fechados à mudança. Osborne aponta algumas razões para explicar porque
as ideias produzidas pelos alunos são diferentes das dos cientistas (s. r.). 1-
As crianças tendem a considerar somente as entidades e conceitos que
são directamente observáveis nas experiências da vida quotidiana. 2-
As crianças manifestam geralmente um ponto de vista egocêntrico ou
centrado no homem quando tentam explicar por que é que as coisas acontecem de
uma determinada maneira. 3-
As experiências das crianças sobre o mundo não incluem, em geral,
situações experimentais planeadas. 4-
Os interesses manifestados pelas crianças na explicação dos fenómenos
são seleccionados com razões imediatas, para acontecimentos específicos,
tentando não prestar atenção à necessidade de explicações mutuamente
coerentes e extraditarias para uma grande variedade de fenómenos. 5-
A linguagem diária apresenta diferenças subtis em relação à linguagem
científica, particularmente no que se refere a determinados termos básicos
muito importantes. Os principais propósitos das investigações levadas a cabo por Osborne
relativamente as ideias dos alunos são: A-
Identificar e descrever “ideias
prévias” dos alunos relativamente a tópicos leccionados nas disciplinas
curriculares de ciências. B-
Identificar os argumentos
utilizados na explicação dessas ideias. C-
Verificar a estabilidade dessas
ideias ao longo dos contextos e ao longo do tempo. D-Determinar interacções entre as
“estruturas alternativas” do aluno e a interacção na classe. E-
Seleccionar estratégias não só
para que os professores identifiquem ideias prévias dos alunos, mas também
para que procurem discriminar as dificuldades decorrentes da sua
interferência na aprendizagem. Gesell (1977 Apud s. r.) refere
que a faceta mais notável do desenvolvimento intelectual da criança não é o
acréscimo de conhecimento em correcção destes. O mais notável de tudo é o seu
interesse pelas causas e que se exprime em porquês. A partir de uma enorme
soma de interrogações a criança vai, pouco a pouco, construindo um universo
ordenado. Durante os primeiros anos de idade pré-escolar, a relação da
criança com o cosmos é tão egocêntrica que atribui finalidade e sensibilidade
aos acontecimentos naturais. Muitas das noções espontâneas das crianças são
tocadas então de um certo animismo e, uma vez por outra, de magia. Também
aponta que “A criança dos nossos dias cria espontaneamente algumas noções a
respeito dos fenómenos naturais que se assemelham impressionantemente às
primeiras concepções dos filósofos da antiga Grécia”. Tem também ideias
espontâneas em matéria de causalidade física cujo mérito não é de desprezar.
E, tal como os seus antepassados, está constantemente empenhada em conciliar
o conhecido com o desconhecido. Ainda no decurso da infância, muito antes dos
cinco anos de idade, elabora ideias que outrora constituíram realizações
importantes na resolução mental de espécie. Quando se trabalha ciência com crianças dos 5 aos 13 anos, não se deve
esquecer os interesses destas, as suas vivências, as suas valorizações
afectivas, o seu egocentrismo, os níveis limitados de maturidade cognitiva,
porque tendem a limitar as suas construções e representações. Contudo deve-se
ter em conta as características das “ideias intuitivas” (s. r.): Aparecem deficientemente elaboradas e são menos estruturadas do que o
conceito científico (tendem a constituir-se numa base de atributos); - Referem-se mais a explicações pessoais, a contextos restritos e a
situações específicas; - Estão mais ligados à percepção e à experiência da natureza sensorial,
assim como a um conhecimento figurativo; - A linguagem que as exprime é imprecisa, sendo utilizadas as analogias
e as metáforas; - Relacionam-se directamente com explicações
egocêntricas-antropomórficas; (Paralelismo entre as “ideias intuitivas” e as
“ideias históricas” em ciência. Metodologia usada pelos alunos e pelos
cientistas do passado, metodologia de superficialidade). Porque o conhecimento já existente tem de ser considerado como um facto
activo no processo de aprendizagem, os professores deverão, antes de mais
incidir no seu ensino actividades que proporcionem aos alunos oportunidades
de explicitarem as suas próprias ideias. Em seguida, terão de criar condições
para que os alunos desaprovem algumas dessas interpretações e aceitem outras
novas. Neste sentido, o ensino terá de ser adaptativo, o que implica que as
diferenças individuais no desenvolvimento de aprendizagem sejam consideradas
e que sejam evitadas formas fixas de ensinar. Se a aprendizagem tem lugar a
partir de reconstrução das “ideias dos alunos”, é necessário que sejam
mostradas a esses alunos as inadequações das suas concepções presentes, e
lhes sejam fornecidas modelos alternativos que os ajudem a gerar ideias novas
e úteis. Isto exige que os professores identifiquem e explorem essas “ideias”
dos alunos e as usem como indicadores do conhecimento mais profundo que eles
representam. Tal estratégia pressupõe que o professor ajuda os alunos a gerar
novos significados apropriados para a nova informação chegada, a ligar esses
significados a outras ideias na memória, a avaliar as ideias construídas de
novo e a forma como os artigos estão relacionados na memória (s. r.). A perspectiva construtivista, assenta no princípio de que as pessoas
não actuam como meros receptivos passivos de informação directamente
disponível no ambiente. Significa que a percepção é selectiva e que as
percepções são construções. A atribuição de novas ideias durante a
aprendizagem corresponde à construção activa de significado por cada um de
nós, não esquecendo a importância que as ideias individuais pré-existentes
tem na compreensão dos estímulos encontrados no mundo envolvente. Esta
perspectiva difere dos Piagetianos, para quem a aprendizagem é independente
do conteúdo e do contexto. O desenvolvimento conceptual significa progresso
através dos estádios de Piaget. Construtivista, porque considera a
aprendizagem dependente do conteúdo e do contexto e o desenvolvimento
conceptual significa desenvolver a concepção de cada um relativamente a
fenómenos (s. r.). Alguns critérios para ultrapassar as barreiras das “ideias intuitivas” - Investigação dos próprios conceitos pelos alunos; - O novo conceito terá de ser apresentado duma forma inteligível; - O conceito a apresentar deverá ser plausível (coerente com outras
áreas do conhecimento); - O novo conceito deve surgir como frutuoso em investigação. E deve incidir numa nova definição de estratégias de
ensino-aprendizagem: - Os conceitos são elaborações mentais organizados através de operações
lógicas do pensamento; - Os temas a aprender devem ser abordados a diferentes níveis, de
acordo com os graus de desenvolvimento dos alunos e o seu próprio ponto de
vista; - Assim, a escola terá de respeitar o aluno, já que ela não é o lugar
onde se aprende Ciência, mas sim o lugar onde se transforma o sistema
cognitivo para poder aprender Ciência (Gagliardi, 1988 Apud s. r.). ENSINO DA
FÍSICA E DA QUÍMICA Segundo Einstein “Os conceitos físicos são «criações do espírito humano
e não, como possam parecer, unicamente determinados pelo mundo externo». Segundo Valadares & Pereira (1991:162), “O conhecimento físico é,
pois, o resultado de uma conjugação entre a experiência e a teoria. A primeira
permite descobrir e analisar os fenómenos. A segunda serve para agrupar em
sistemas coerentes os factos que vão sendo conhecidos e guiar a pesquisa
experimental na procura de novos factos. Pois já Einstein dizia: «é
preferível ver como o cientista trabalha do que ouvir o que ele diz». Segundo Valadares & Pereira (1991:163), “o método científico, é
mais que um método, é uma atitude que o professor faz existir na aula e que
corresponde a atitudes perante a vida, feitas de abertura de espírito,
ausência de dogmatismo e um profundo respeito pela pessoa humana”. Neste
sentido cabe ao professor alertar o aluno, que à medida que vai construindo o
seu conhecimento, está a aplicar metodologias diferentes como observação,
experimentação, indução, e até algumas delas por vezes combinadas. Devemos interrogar-nos porque motivo o estudo da Física é tão
importante na formação do futuro cidadão. O estudo da Física é de extrema
importância para o indivíduo, contudo a cultura humana não se associa à
física. Segundo Valadares & Pereira (1991:150 cita Thomaz, 1987), “porque
certamente esse alguém, da Física que estudou, pouco mais se recorda do que
«de umas bolinhas de ferro pendurado...», «de uns que atraíam mais..., ou uns
menos...» ou «de que havia muitas fórmulas... muitos empinanços». Alguém não
se apercebeu de que tais ciências fazem parte integrante de si mesmo e da sua
vida, de que a partir do momento que se levanta num dia, até se levantar no
dia seguinte, está envolvido numa imensidão de situações que têm que ver com
o que se aprende em Física e em Química: o vestir, o comer, o ver televisão,
o guiar o carro, o trabalhar, o jogar, as reacções nervosas que tem, etc. Segundo Valadares & Pereira (1991) há vários métodos de ensino. O
método heurístico ou método que preconiza a heurística (do grego heurístike =
arte de inventar) que tem como base a investigação dos fenómenos, mas esta
investigação é feita por parte do aluno. É o método que permite desenvolver a
capacidade cognitiva. O método analógico usa analogias para apresentar muitos
fenómenos físicos, permitindo uma melhor compreensão do fenómeno. O método
histórico tal como o próprio nome indica, assenta os seus princípios na
evolução histórica do conceito que se pretende abordar. Brunol refere que “um
ensino da ciência que queira adquirir um valor humanista, não pode utilizar
outro método a não ser a sua própria história; ela revelar-nos-á as vezes que
o espírito científico evolui, mostrar-nos-á toda a riqueza das suas
adaptações, das suas invenções, da sua insuficiência também...”. E o método
estatístico e as leis estatísticas permite estabelecer leis que exprimem como
que uma média dos comportamentos individuais. A experimentação desempenha um papel fundamental não só na investigação
como também no ensino da Física e da Química. Poincaré In Valadares & Pereira (1991) refere que “A experiência é a
única fonte da verdade, só ela nos pode ensinar algo de novo e só ela nos
pode dar a certeza. São os dois pontos que ninguém pode contestar”. Também
salienta que “não nos podemos dar por satisfeitos com a experiência? Não é
impossível, seria desconhecer completamente o verdadeiro carácter da ciência.
O sábio deve ordenar, a Ciência faz-se com factos como uma casa com pedras,
mas do mesmo modo que um montão de pedras não é uma casa, uma acumulação de
factos não é uma ciência”. A IMPORTÂNCIA DAS EXPERIÊNCIAS
EM CIÊNCIA Segundo os relatos, a experiência é de extrema importância no ensino e
também segundo Piaget, quando os alunos se encontram num nível mais
elementar, ela é fulcral, permitindo alcançar objectivos de grande valor como
é referido em Valadares & Pereira (1991:182): - proporcionar base concreta e sólida à ciência adquirida; - melhorar a compreensão dos conceitos físicos; - desenvolver o espírito de observação crítica de um modo sistemático; - fomentar o espírito de iniciativa e criatividade; - adquirir maior destreza manual, técnicas de medição e manuseamento de
material; - melhorar a capacidade de análise de dados e interpretação de
resultados; - desenvolver a auto-confiança e a autonomia; - aperfeiçoar o modo de exprimir conceptualmente e graficamente dados; - desenvolver o poder indutivo; - fomentar o espírito de colaboração e de integração em trabalho de
equipa; - proporcionar uma atitude de respeito pelos colegas. A experiência é muito importante, tal como diz o velho provérbio chinês
«ouve e esquece, vê e recorda e faz e compreende» e isso só é possível com as
actividades experimentais. Nas aulas de Física e de Química há três tipos de
actividades experimentais: 1-
As experiências que são efectuadas pelo professor. 2-
As experiências que são efectuadas pelos alunos. 3-
As experiências que são efectuadas pelos alunos sob a orientação do
professor. Dada a importância das actividades experimentais, o conhecido manual da
UNESCO para o ensino de ciência refere algumas recomendações, onde Valadares
& Pereira (1991:183) destacaram as seguintes: A-
As experiências devem realizar-se de modo a que obriguem os alunos a
reflectir. B-
Os alunos devem ter plena consciência da finalidade da mesma. C-
Para o êxito dessas mesmas experiências, é imprescindível estabelecer
um plano de desenvolvimento das mesmas. D-
Uma vez realizadas pelo professor devem ser repetidas pelos alunos. E-
Há que seguir as diversas fases da experiência com espírito crítico,
para que os resultados alcançados sejam indubitáveis. F-
Os ensinamentos deduzidos de uma experiência devem aplicar-se ao maior
número possível de situações e problemas da vida corrente, nem sempre será
fácil de fazer essa aplicação, porém é uma das razões fundamentais do estudo
das ciências. E por fim temos os trabalhos de projecto, os alunos devem ser motivados
a investigar também fora das aulas e um dos bons processos de o fazer é
envolvê-los em projectos uni e multidisciplinares. A ciência baseia-se em valores quotidianos e em muitos aspectos é a
aplicação sistemática de alguns dos valores humanos altamente reconhecidos,
integridade, diligência, imparcialidade, curiosidade, abertura a novas
ideias, escepticismo e imaginação. No Project 2061, refere que “A Educação em
Ciência tem uma posição privilegiada para apoiar três destas atitudes e
valores: 1- Curiosidade; 2- Abertura a novas ideias; e 3- Escepticismo
informado. DESENVOLVIMENTO COGNITIVO DAS
CRIANÇAS Consoante
Sprinthall & Collins (1994:89), “O pensamento das crianças em idade
escolar está, em larga medida, limitado aos objectos e às situações que elas
vivenciam ou com que se defrontam no «aqui e agora». Elas dedicam a sua
atenção ao que podem experienciar directamente”. Segundo
Sprinthall & Collins (1994:96) “Jean Piaget dedicou a maior parte da sua
longa carreira ao estudo cuidadoso de crianças e de adolescentes, muitos dos
quais acompanhou durante extensos períodos de tempo. O objectivo de Piaget era
traçar o curso do desenvolvimento cognitivo. Queria ser capaz de explicar por
que razão as crianças mais novas parecem não ter certas capacidades
intelectuais que são características das crianças mais velhas e dos adultos”
e que “Os estádios de Piaget constituem, efectivamente, descrições de
diferentes capacidades de pensar e de raciocinar, as quais resultam de
estruturas psicológicas qualitativamente diferentes”. O Piaget descreveu
quatro períodos principais de desenvolvimento. O período representa um tempo
na vida da criança, durante o qual as estruturas psicológicas que tornam
possível a capacidade para pensar e raciocinar vão sendo cada vez mais
complexas e abstractas. Os estádios de desenvolvimento cognitivo de Piaget
são o Sensório-motor, Intuito ou pré-operacional, Operações concretas e
Operações formais. Os
mesmos autores salientam que “Piaget caracterizou o pensamento das crianças
em idade escolar e dos adolescentes em termos de operações. Ele classificou o
pensamento das crianças em idade escolar como operações concretas e o
pensamento dos adolescentes como operações formais”. Foi com base nas
diferenças entre o pensamento das crianças na idade escolar e o pensamento
dos adolescentes que caracterizou as diferentes operações. A transição do
estádio das operações concretas para o estádio das operações formais envolve
transformações nas estruturas psicológicas que estão subjacentes ao
pensamento e ao raciocínio em cada um dos sucessivos estádios. Ocorrem
alterações a nível mental que resultam do confronto com aspectos e situações
novas. O estádio das operações concretas inclui a idade dos sete aos doze
anos. O período das operações formais é caracterizado pelas capacidades
abstractas e pensamento abstractos onde o adolescente consegue raciocinar
acerca quer da realidade quer das possibilidades, que inclui a idade desde os
doze anos até a idade adulta. A transição entre estes estádios que “Piaget
chamou a este processo de mudança equilibração, porque acreditava que as
experiências novas provocam um desequilíbrio no funcionamento das estruturas
mentais, facto que motiva o indivíduo a elaborar estruturas mais complexas e
mais aplicáveis e abstracções”. De
acordo, com os mesmos autores (1994:104) “Nos últimos anos têm sido feitos
alguns esforços para estudar as experiências escolares adequadas para os
indivíduos jovens que estão a atravessar a fase de transição para o
pensamento formal. Jonh Renner levou a cabo um estudo que tinha como
objectivo analisar se havia ou não correspondência do nível de desenvolvimento
cognitivo dos adolescentes e nas matérias curriculares”. Depois do estudo
Renner descobriu que quanto mais um estudante possuísse capacidades formais,
maiores seriam as propriedades de ter bons desempenhos em testes que envolvam
os conceitos básicos das disciplinas mais avançadas, como por exemplo, a
Física e a Química. Segundo Piaget, os esquemas mentais organizam-se em
estruturas que vão evoluindo. Os primeiros rudimentos da actividade
intelectual surgem espontaneamente logo após o nascimento, quando a criança
entra em contacto com o mundo exterior. A índole desse contacto é decisiva
para a evolução posterior do pensamento. Esta evolução ocorre de estádios
mais simples de funcionamento intelectual para estádios mais complexos. Segundo
Valadares & Pereira (1991), “O tempo é um factor importante no
desenvolvimento das estruturas de pensamento. As estruturas construídas numa
idade tornam-se parte integrante das estruturas de idades posteriores. Os
estádios possuem um nível de preparação e acabamento. No final de cada
estádio há uma situação de equilíbrio momentâneo” e os “Os alunos devem
segurar, utilizar, desmontar, enfim, operar com objectos para descobrirem
conhecimentos. Mas não devem ser sujeitos à aplicação sistemática do método
experimental demasiado cedo. Também cita que “No estádio das operações
concretas, verifica-se mais uma viragem fundamental no desenvolvimento da
criança. No respeito à Física, a criança, na fase do raciocínio concreto: -
Não
dispõe ainda de capacidade de manipular sistematicamente variáveis, pelo que
não se deve esperar dela que faça o chamado controlo de variáveis; ela
manipula aleatoriamente os dados na tentativa de chegar às soluções. -
Está
apta a realizar medições; por exemplo, pode determinar o peso com dinamómetros,
relacionando esse peso com a quantidade de matéria. -
Está
em condições de formular hipóteses sobre dados de experiências concretas, mas
não sobre experiências conceptuais. -
Pode
e deve estudar experimentalmente fenómenos (mecânicos, electrostáticos,
magnéticos, luminosos, caloríficos), mas sem quaisquer formalismos. -
Pode
começar a compreender o significado de fórmulas e equações. -
Responde
a problemas difíceis aplicando uma fórmula, mas não necessariamente correcta. No
estádio das operações formais, há a necessidade de concretizar o ensino da
Física e da Química pelo menos a nível do curso básico e de o tornar o mais
experimental possível. TRABALHO EXPERIMENTAL Ao longo dos tempos, o trabalho prático foi, por
vezes, problemático no ensino das ciências. Existe, contudo, a ideia de que
este tipo de trabalho é importante, sendo característica sine qua nom
para o “bom” ensino das ciências. Ao abordarem este tema, os autores
utilizavam várias nomenclaturas, referindo-se a actividades práticas, trabalho
prático, trabalho laboratorial ou trabalho experimental. Actividades práticas
ou trabalho prático, o trabalho experimental está inserido nesta designação,
são dois termos que podem ser utilizados com significado idêntico: trabalho
realizado pelos alunos, interagindo com materiais e equipamento, para
observar fenómenos, na aula ou em actividades de campo (Miguéns, 1990 Apud Santos, 2002). Trabalho experimental é aquele que é baseado na
experiência, no acto ou efeito de experimentar, ou no conhecimento adquirido
pela prática. Experimentar é pôr em prática, ensaiar, avaliar ou apreciar por
experiência própria. Assim, como nem todo trabalho prático é trabalho de
laboratório, nem todo o trabalho laboratorial é experimental. Encontram-se,
na literatura da especialidade, várias designações e definições para as
actividades desenvolvidas no laboratório. Para Hofstein (1988 Apud Santos,
2002), as actividades de laboratório não incluem demonstrações para grandes
grupos, nem visitas a museus de Ciência, nem estudos de campo. As actividades
de laboratório são, os exercícios, as experiências por descoberta guiada, as
verificações experimentais e as investigações ou projectos. Estas actividades
constituem de acordo com Lock (1990 Apud
Santos, 2002), que verdadeiramente experimentais são as investigações, dado
envolverem os alunos desde a colocação do problema, do planeamento e execução
da experiência, e do elaborar das conclusões. Também Oliveira (1999 Apud Santos, 2002), explica que, ao
falar de trabalho experimental, não se refere a modalidades de trabalho
prático como demonstrações ou simulações, mas as “investigações em que os
alunos podem desenvolver, recorrendo a recursos variados, experiências
significativas, construindo, no seio de comunidades de aprendizagem,
significados de conceitos próximos dos que são aceites pela comunidade
científica”. Trabalho
experimental constitui um termo que é usado de uma forma indiscriminado e que
suscita interpretações diferenciadas. Determinadas actividades são
inadequadamente consideradas como trabalho experimental, quando na realidade
não o são. Existe alguma confusão na utilização dos termos “experimental” e
“experiência”. A não clarificação pode, estar na base de algumas confusões e
invariavelmente conduz à associação da realização de qualquer experiência ao
trabalho experimental. Assim, e como a realização de experiências não
corresponde sempre à realização de trabalho experimental, torna-se pertinente
a clarificação do critério que permite classificar uma dada actividade como
trabalho experimental. Na opinião de Leite (2001, Apud Almeida et al.
2001:14), considera-se que o trabalho experimental inclui actividades que
envolvem controlo e manipulação de variáveis. Assim, apenas as experiências que
cumpram com este critério são consideradas como trabalho experimental. Em
síntese, e recordando os critérios que permitem distinguir cada um dos tipos
de trabalho, temos que o critério de distinção do trabalho prático de outros
recursos didácticos corresponde ao envolvimento que os alunos têm na
realização de actividades; o critério que distingue trabalho laboratorial e
trabalho de campo de outros trabalhos práticos corresponde ao local de
realização das actividades e o critério que permite distinguir o trabalho
experimental de trabalho não experimental centra-se na metodologia utilizada,
especificamente nos aspectos referentes ao controlo e manipulação de
variáveis. Verifica-se assim, que o critério utilizado na distinção dos
diferentes conceitos não é da mesma natureza, o que conduz a que, entre eles,
não ocorram situações de absoluta exclusão. O trabalho prático corresponde ao
termo mais amplo que inclui todos os outros tipos de trabalho. Alguns
autores, Beaufils & Larcher (1999, Apud
Almeida et al. 2001:15), consideram
que o conceito de trabalho experimental assume características e
complexidades diferentes para as diferentes disciplinas científicas. Assim,
para a Física e a Química, o domínio experimental está praticamente sempre
presente e corresponde a uma realidade que permitiu o seu desenvolvimento
como ciência. A Física e a Química procuram isolar os fenómenos elementares e
pode realizar experiências laboratoriais onde certos parâmetros são fixados
de modo a reduzir a fenomenologia àquela que se quer estudar. Estas
experiências mantêm-se pertinentes, pois as leis da natureza, delas
decorrentes, são postuladas como invariáveis num largo domínio espacial e
temporal e independentes da história do sistema. Estas características
permitem que diversos fenómenos (por exemplo, queda dos graves) possam ser
estudados de uma forma independente do espaço e do tempo. A finalidade do trabalho experimental é
decompor a complexidade, tão minuciosamente quanto possível, de tal modo que
possa examinar os elementos com o ideal de pureza e precisão que só a Física
e a Química permitem. Nestas disciplinas, este tipo de trabalho experimental,
devido a algumas das suas exigências metodológicas, por vezes só é possível
de realizar no laboratório, o que corresponde portanto a trabalho
laboratorial. Goldsworthy
& Feasey (1997), referindo-se ao contexto educativo do Reino Unido,
apresentam investigações realizadas por alunos da escolaridade básica e,
nesse contexto, descrevem aspectos importantes de trabalho experimental
planeado, desenvolvido, testado e avaliado. Embora os exemplos que apresentam
pareçam mais adequados a níveis baixos da escolaridade básica, as diversas
dimensões que exploram, e o modo como o fazem, podem estimular a sua extensão
e adaptação as salas de aulas e aos laboratórios, bem como a espaços
exteriores a estes, no âmbito do ensino das várias ciências que integram os
currículos dos ensinos básico e secundário. Este tipo de trabalho poderá
inspirar professores e estimulá-los a conceberem e ajudarem os seus alunos a
conceberem pequenas investigações, cujo desenvolvimento requer ensaios
experimentais, tomando consciência de variáveis envolvidas, identificando-as
e, tendo em vista detectar os factores intervenientes em relações
causa-efeito e elucidar o modo como operam, decidir as variáveis a controlar,
a manipular, o que medir e como medir, enfim, conceber e planear trabalho
experimental preparando materiais e registos necessários à sua implementação.
Para que os alunos aprendam ciências, reconstruindo, consolidando e
articulando conhecimento teórico-conceptual e prático-processual –
imprescindível para promover imagens mais adequadas de construção e
desenvolvimento científicos e mais consentâneas com formas de trabalhar de
cientistas -, têm que se envolver (intelectual e emocionalmente) nas
diferentes etapas dos processos investigativos. Ao fazê-lo, deve-se utilizar
linguagem comum articulada com linguagem simbólica e específica de cada
disciplina, explorando adequadamente diversos níveis de análise. Contrastando com meros exercícios convergentes
para elucidar a teoria, comuns em cursos de estatuto elevado (Hodson, 1993 Apud Almeida et al., 2001:26), é tarefa complexa e difícil conceptualizar trabalho prático como uma
actividade de resolução de problemas, cuja solução ou soluções de facto se
não conhecem, reconhecer que é um desafio que exige grande esforço de
articulação das actividades propostas e rentabilização do tempo de ensino
formal, de modo a resultarem em aprendizagens significativas. Tendo em conta
que os professores tendem a reproduzir modelos de actuação a que foram
expostos na sua própria formação (Claxton, 1991 Apud Almeida et al.,
2001:27), é imprescindível que estes
se envolvam, ou tenham envolvido, em trabalho prático com orientação
idêntica. Este envolvimento torna-se imperativo para que os professores
tenham oportunidades de se familiarizarem: (i) com meios e recursos
necessários à articulação entre conhecimento prático-processual – necessário
na planificação e implementação de ensaios laboratoriais – e
teórico-conceptual requerido para interpretar e explicar fenómenos então
observáveis – clarificando, antes de mais e para si próprios, teias complexas
de relações entre um e outro; (ii) com requisitos de reprodutibilidade de
resultados desses ensaios. Ocorre aqui que, dependendo de exigências
curriculares e de objectivos específicos, particularmente emergentes de
carências de aprendizagem dos alunos, pode ser sensato, oportuno e necessário
recorrer-se a actividades práticas de natureza diversificada, para além das
integradas em investigação genuína, designadamente exercícios, experiências
ilustrativas e/ou comprovativas (Woolnough & Allsop, 1985, citados em
Garcia Barros, 2000 Apud
Almeida et al., 2001:27). Identificar e reconhecer a importância de actividades
diversas, centradas nos alunos, e estimulantes de questionamento reflexivo,
tendo em vista a tomada de consciência da aprendizagem e o seu controle -
meta cognição, deverá constituir um propósito do ensino de ciências e,
portanto, das actividades práticas. A relevância do trabalho experimental na educação
em ciências tem sido amplamente reconhecida por cientistas, investigadores,
professores e outros profissionais ligados à educação, desde a introdução do
estudo das ciências nos currículos educativos, desde o início do século
dezanove. Todavia, a designação comum de “trabalho experimental” envolve
alguma ambiguidade. A esta designação podem estar associadas concepções
diversas, decorrentes da perspectiva com que se encara a educação em ciências,
e, portanto, o ensino e a aprendizagem das ciências e os valores educativos
que se lhe reconhece, bem como das perspectivas epistemológicas subjacentes à
natureza da ciência que se ensina e aos processos de trabalho científico.
Assim, falar do papel do trabalho experimental na educação em ciências
pressupõe compreender quais os pressupostos psico-pedagógicos e
epistemológicos em que assentam as concepções e práticas correntes de
trabalho experimental, bem como os problemas e críticas que lhes estão associados.
Pressupõe, ainda, compreender de que modo é que a assunção da pertinência das
actuais perspectivas sobre a epistemologia da ciência e teorias da
aprendizagem influi na perspectiva da educação em ciências e,
consequentemente, na natureza e papel do trabalho experimental na ciência
escolar (Almeida et al.,
2001:51). Tradicionalmente o ensino das ciências tem
colocado a ênfase na instrução formal de um corpo de conhecimentos bem
definido, suportada por uma lógica de “transmissão cultural” (Pope &
Gilbert, 1983 Apud
Almeida et al., 2001:51) dos conteúdos da ciência, entendidos como
produtos acabados, certos e infalíveis e, como tal, inquestionáveis, não
problemáticos e não negociáveis. Trata-se de um ensino baseado apenas na
estrutura dos conteúdos científicos, que pressupõe que uma organização bem
elaborada em termos de relações formais entre os conceitos científicos
possibilitará aos alunos desenvolver essa estrutura conceptual. Segundo esta
perspectiva, a ciência não tem em conta o erro, como base e essencial para o
seu desenvolvimento. Em termos psico-pedagógicos, assenta no pressuposto de
que a aprendizagem ocorre através de um processo de acumulação de
informações, cuja compreensão é normalmente avaliada em termos da sua
capacidade de memorização, ou seja, de reprodução das informações e aplicação
das regras definidas (Almeida, 1996 Apud
Almeida et al., 2001:52). Em termos epistemológicos, radica na
ideia de que os conhecimentos são exteriores a nós e que para os aprender é
suficiente utilizar os órgãos dos sentidos, nomeadamente ouvir e ver com
atenção. Esses conhecimentos, supostamente baseados em “factos objectivos”,
são apresentados como uma sinopse de resultados empíricos que traduzem a
realidade tal como ela é, sob a forma de enunciados e frases recitadas. Os
conceitos, leis e teorias não são associados às actividades intelectuais
inerentes à sua produção e aplicação. As críticas de que tem sido alvo, esta
abordagem da educação em ciências, sobre os seus pressupostos teóricos e
eficácia em termos da aprendizagem dos conteúdos da ciência, como em termos
da formação dos jovens, conduziram, em meados do século vinte, a um forte
movimento de renovação curricular, que assumiu o seu expoente máximo nos anos
60 e 70, sobretudo, em Inglaterra e nos EUA. Com esta ênfase nos processos e
atitudes científicas, suportado por referências explícitas à aprendizagem por
descoberta, o ensino das ciências consistiria fundamentalmente na organização
de actividades centradas sobre a descoberta de conceitos e leis a partir de
dados certos e objectivos obtidos por utilização generalizada do método
científico, também designado por método experimental (Almeida et al., 2001:53). Centrar o ensino da ciência nas suas partes,
conceptual e metodológica, não significa que se ensine ciência, o todo é mais
que a soma das partes e é diferente. Nesse sentido, a ciência, tal como o
ensino da ciência, deve ser vista como uma actividade holística de resolução
de problemas – “holistic problem-solving activity” – onde ocorre uma
interacção contínua entre o conhecer e o fazer. De igual modo, Brook, Driver
& Johnston (1989 Apud
Almeida et al., 2001:54) salientam que, uma vez que a ciência não
se restringe à descrição de fenómenos e acontecimentos do mundo natural, mas
envolve também ideias e modelos desenvolvidos pela comunidade científica para
prever e interpretar esses acontecimentos, assim como os processos através
dos quais essas ideias são desenvolvidas e avaliadas, a aprendizagem da
ciência deve envolver as interpretações que a comunidade científica faz dos
fenómenos e dos processos, através dos quais essas interpretações mudaram e
continuam a mudar. Seguindo este contexto, o aluno é considerado o principal
responsável pela sua própria aprendizagem. Mais do que um mero receptor ou
processador passivo de informação, em conformidade com a perspectiva
construtivista que vê o aluno envolvido activamente na construção de
significados, confrontando o seu conhecimento anterior com novas situações e,
se for caso disso, construindo as suas estruturas de conhecimento. A forma
como uma situação é construída depende das características da situação, como
dos esquemas interpretativos usados e dos contextos de aprendizagem criados.
A aprendizagem da ciência não pode, assim, ser caracterizada nem pela aprendizagem
dos conteúdos, nem pela aprendizagem dos processos, mas pela sua interacção
dinâmica em situações de aprendizagem que possibilitem aos alunos mobilizar
os seus saberes conceptuais e processuais no desenvolvimento de processos
investigativos e, deste modo, construírem e reconstruírem contínua e
progressivamente a sua compreensão do mundo. Dos estudos que têm vindo a ser realizados em
Portugal ao nível da caracterização do ensino experimental das ciências
(Cachapuz et al., 1989; Miguéns, 1991; Valente et al., 1989,
Almeida, 1995 Apud Almeida
et al., 2001:55) evidencia-se, por um lado, a fraca
utilização de trabalho experimental nas aulas de ciências e, por outro, a
predominância de demonstrações e verificações experimentais. Pode assim
dizer-se que este tipo de actividades, em comparação com as designadas
actividades de descoberta, corresponde às concepções e práticas correntes de
trabalho experimental enquadradas numa abordagem da educação em ciências
centrada nos conteúdos ou nos processos da ciência. Os resultados
experimentais a obter estão já definidos à partida pelo professor, sendo a
sua obtenção assegurada por via de um procedimento experimental estruturado
com esse fim pelo professor e que os alunos terão que seguir. O professor
assume a iniciativa do planeamento da actividade, a definição do princípio de
análise dos dados e sua exploração e, portanto, o controlo de todas as fases
estruturantes da actividade, com excepção da execução do protocolo
experimental que é feita pelos alunos, normalmente em grupo, com vista à
recolha de dados pré-determinados. Por sua vez, as designadas actividades de
descoberta, que se assumiram como estratégias alternativas às práticas
tradicionais no quadro da renovação curricular da educação em ciências
centrada nos processos, visava-se fundamentalmente colocar o aluno na posição
de “ser um cientista”, ou seja, «pôr o aluno no papel de investigador,
dando-lhe oportunidade para realizar experiências e testar ideias por si
próprio» (Driver, 1983 Apud Almeida
et al., 2001:56). Este método da descoberta, que não é mais que uma
pretensa reprodução do método científico, é considerado como um meio através
do qual os alunos podem vivenciar os processos da ciência a fim de
desenvolver conceitos e factos, antes de lerem ou ouvirem qualquer
informação, quer de livros, quer do professor. Presume-se que a autoridade
não reside no professor, mas nas respostas que provêm dos materiais. Onde o
trabalho experimental é concebido, sobretudo, como uma actividade centrada na
ilustração, verificação ou descoberta de conceitos a partir dos factos
fornecidos pela experiência ou fenómenos observados. A observação e
experimentação, através da manipulação de materiais, são assim considerados
os elementos estruturantes principais, enquanto fontes de dados a partir dos
quais é possível inferir conclusões que ilustrem ou corroborem um dado
conteúdo científico ou que permitam a sua descoberta. Também, o processo de
desenvolvimento do trabalho experimental é normalmente concebido como um
processo estruturado e repetitivo onde o contexto, o material, as
manipulações efectuadas são escolhidos e organizados tendo como função
essencial pôr em evidência o conceito ou a lei. Outro problema normalmente
associado à realização deste tipo de actividade, nomeadamente das
verificações experimentais, tem a ver com o que Cachapuz et al. (1989 Apud Almeida et al., 2001:58) designam por “falta de contexto” na sua implementação, ou seja, o
facto de muitas vezes não se esclarecer quais são os objectivos das
experiências que se vão realizar e os procedimentos a adoptar e como é que
estes se articulam. Em consequência desta situação, constata-se que os alunos
não sabem muitas vezes por que é que estão a realizar uma dada experiência e
por que é que se utilizam aqueles procedimentos e não outros. A importância
da reconceptualização do trabalho experimental é reconhecida por diversos
quadrantes e está associada ao movimento, que se constituiu em diversos
países, de reforma curricular em prol de uma abordagem holística da educação
em ciências fundamentada num entendimento epistemológico do conhecimento e da
aprendizagem muito diferente do empirismo e do behaviorismo - o
construtivismo. Faz-se notar a importância da teorização prévia e exploração
das ideias existentes como os precursores necessários do trabalho
experimental, ao nível da sua concepção, realização e exploração. E deve
evidenciar-se que o trabalho experimental não se restringe à experimentação e
observação, mas envolve a especulação teórica, o debate e confrontação de ideias
na construção de um quadro teórico de referência que informará e determinará
o desenho e realização do plano experimental. Por outro lado, não tem sentido
conceber o trabalho experimental como uma aplicação de um algoritmo de
procedimentos e regras fixas e determinadas, no pressuposto de que existe um
método científico, único e universal, com essas características. Sugere-se,
pelo contrário, que não há uma metodologia específica, bem definida, mas uma
multiplicidade de métodos e processos a seleccionar atendendo aos objectivos
a atingir, aos conteúdos científicos em jogo, e ao contexto de aprendizagem.
Deve também reconhecer-se a aprendizagem como um processo simultaneamente
pessoal e social, parece razoável supor-se que o trabalho experimental,
perspectivado como uma situação de aprendizagem, deve envolver uma componente
pessoal e social (Almeida, 1995 Apud
Almeida et al., 2001:60). Por fim, o trabalho experimental deve
reflectir as características do trabalho científico e se se partir do
pressuposto de que a actividade científica é uma actividade de resolução de
problemas, como sublinham vários epistemólogos contemporâneos e educadores em
ciência, não é de estranhar que se proponha perspectivar o trabalho
experimental como uma actividade de resolução de problemas e, portanto, como
uma actividade cooperativa de natureza investigativa que envolve a pesquisa
de resolução de problemas. O trabalho experimental, como actividade de
resolução de problemas, parte de situações que levantam dificuldades para as
quais não há soluções feitas, acabadas. A confrontação com uma
descontinuidade entre o ponto em que o aluno está e aquele a que quer chegar
exige a criação de um processo para descobrir a solução, solução esta que
pode ser única, múltipla ou nem existir, implica a invenção de um caminho
susceptível de o ajudar a ultrapassar essa descontinuidade. Trata-se,
portanto, de um projecto pessoal que exige o envolvimento do aluno na sua
concepção e desenvolvimento e não uma tarefa que envolva a aplicação de um
procedimento prescrito pelo professor para obter a solução correcta, a
solução desejada. A realização de uma actividade experimental, através de um
processo de resolução de um problema, deve fundamentar-se, portanto, nos
conhecimentos prévios e corresponder aos interesses dos alunos como um
pressuposto essencial para que os alunos, por um lado, assumam a investigação
como um projecto pessoal e, por outro, compreendam os objectivos e o sentido
dessa investigação e os ajudem a tomar decisões informadas sobre as
estratégias a adoptar na resolução do problema. Por outro lado, é através da
experiência e vivência de trabalhar num problema, ensaiando tentativas na
procura de soluções possíveis para a resolução do problema de partida, que os
alunos adquirem um conhecimento experimental importante. O trabalho
experimental deve, assim, incluir a possibilidade de emitir hipóteses,
desenhar estratégias de resolução/estratégias experimentais e proceder a uma
análise cuidadosa dos resultados, aspectos considerados essenciais numa
metodologia científica. Os modelos de resolução de problemas propostos para
as actividades experimentais são diversos, contudo apresentam elementos
estruturais comuns, como seja: a identificação do problema, a planificação da
investigação, o prever e fazer observações, o corrigir e analisar dados, o
comparar, o avaliar e o tomar decisões (Almeida et al. 2001). Dos múltiplos objectivos que estes
tipos de actividades (actividades experimentais) potenciam, como referem
vários autores, sumariam-se os seguintes citados por Almeida
et al. (2001:69): - Favorecer a compreensão de certos
aspectos da natureza da ciência e a aquisição de atitudes positivas face à
ciência (Lunetta, 1991); - Promover o desenvolvimento
intelectual e conceptual e do pensamento criativo ( Lunetta, 1991); - Explorar o alcance e limitações de
certos modelos e teorias, testar ideias alternativas experimentalmente e
ganhar confiança na sua aplicação (Brook, Driver & Johnston, 1989;
Burbules & Linn, 1991); - Desenvolver capacidades de resolução
de problemas (Woolnough & Allsop, 1985); - Desenvolver capacidades de
comunicação e de cooperação com os outros ( Lunetta, 1991; Hodson & Reid,
1988); - Favorecer o desenvolvimento de
atitudes como a auto-confiança, a curiosidade intelectual, a tolerância, a
abertura de espírito e, ainda, a autonomia e disponibilidade para predizer e
especular (Hodson & Reid, 1988); - Desenvolver
capacidades e técnicas científicas básicas, como sejam as capacidades de observação
e medida, técnicas apropriadas de manipulação do material e a aquisição de
hábitos de tenacidade, honestidade e rigor (Woolnough
& Allsop, 1985). Segundo Lopes (1995 Apud Santos, 2002), os objectivos do trabalho experimental são
os seguintes: 1- Desenvolver no aluno capacidades e atitudes
associadas à resolução de problemas em ciência, transferíveis para a vida
quotidiana, tais como: -
definição de
problemas; -
espírito
criativo, nomeadamente a formulação de hipóteses; -
observação; -
tomada de
decisão acerca de: material; variável a controlar; procedimento, técnicas e
segurança; organização e tratamento de dados, etc. -
espírito
crítico; -
curiosidade;
responsabilidade; -
autonomia e
persistência. 2- Familiarizar os alunos com as teorias, natureza e
metodologia da ciência e ainda a inter-relação Ciência-Tecnologia-Sociedade
(CTS). 3- Levantar concepções alternativas do aluno e
promover o conflito cognitivo com vista à sua mudança conceptual. 4- Desenvolver no aluno o gosto pela ciência, em geral,
e pela disciplina e/ou conteúdos em particular. 5- Desenvolver no aluno capacidades psicomotoras, com
vista à eficácia de execução e rigor técnico nas actividades realizadas. 6- Promover no aluno atitudes de segurança na
execução de actividades de risco, transferíveis para a vida quotidiana. 7- Promover o conhecimento do aluno sobre material
existente no laboratório e associá-lo às suas funções. 8- Proporcionar ao aluno a vivência de factos e
fenómenos naturais. 9- Consciencializar o aluno para intervir, esclarecidamente,
na resolução de problemas ecológicos/ambientais. 10-
Promover a
socialização do aluno (participação, comunicação, cooperação, respeito, entre
outras) com vista à sua integração social. Lopes relaciona ainda os quatros tipos de trabalho experimental (tipo
demonstrativo, tipo indutor conceptual, tipo refutador e tipo investigativo),
com cada um destes dez objectivos. Conclui que cada tipo de trabalho
experimental pode ajudar a atingir alguns objectivos. Mas, o tipo que permite
atingir uma maior diversidade de objectivos, é o trabalho experimental
investigativo. É também aquele em que a interacção dominante é aluno/aluno e,
em que o aluno tem maior participação e autonomia, tendo a possibilidade de
formular o problema, emitir as hipóteses, planificar a experiência, proceder
à execução experimental, às observações, recolha, tratamento e interpretação
dos dados e comunicação dos resultados. Pelas
perspectivas apresentadas, verifica-se que existem autores que consideram que
o trabalho experimental pode ajudar na aprendizagem. Por outro lado, outros
crêem que este tipo de trabalho está mais vocacionado para a dimensão – fazer
ciência. Na verdade, não se pode esperar atingir todos os objectivos
apontados ao trabalho experimental com um único tipo de actividade. Toda a
actividade experimental deve ser planeada. Cada tipo de trabalho experimental
tem o(s) seu(s) objectivo(s). O professor deve escolher aquele que melhor
sirva os propósitos que tem em mente para determinada aula. O trabalho experimental de investigação pode revestir-se de diferentes
formas. Uma investigação pode ser científica ou tecnológica, ter uma duração
maior ou menor consoante o contexto, ser individualmente ou em grupo, servir
para testar hipóteses ou para observar, decorrer na sala de aula (laboratório)
ou fora dela, ou em ambos os espaços, estar relacionada com um conteúdo
específico ou não, pode envolver situações reais ou imaginárias, pode ou não
ter uma resposta “correcta” e pode ou não envolver uma actividade de
resolução de problemas (Santos, 2002). O trabalho experimental de investigação é um trabalho open-ended,
onde os alunos têm de tomar decisões por eles próprios e aprender que podem
existir vários caminhos válidos de procedimentos (Frost, 1995 Apud Santos, 2002). Neste tipo de
trabalho mobilizam-se competências científicas, tais como: observar e
explorar, levantar questões, propor formas de responder às questões,
examinar, comparar, analisar, encontrar padrões nas observações, avaliar,
classificar, aplicar ideias a novas situações, recolher informação, observar
sistematicamente, usar criticamente e de forma lógica a evidência, comunicar
em diferentes e apropriadas maneiras. Considerando que os alunos são novos investigadores (Gil Pérez, 1993 Apud Santos, 2002) uma actividade laboratorial, para se aproximar
de uma investigação, necessita de possuir alguns aspectos da actividade
científica tais como: apresentar aos alunos situações problemáticas abertas
em problemas concretos e de adequado nível (zona de desenvolvimento potencial
dos alunos); favorecer a reflexão dos alunos sobre o interesse da situação
proposta, para dar sentido ao estudo; potenciar as análises qualitativas,
significativas, que ajudem a compreender e a formular perguntas operativas;
emitir hipóteses, relacionadas com as concepções alternativas dos alunos;
desenhar e planificar as actividades experimentais; analisar os resultados à
luz do corpo de conhecimentos e das hipóteses, bem como dos resultados as
revisões dos processos, as hipóteses e mesmo a colocação do problema; prestar
atenção aos conflitos entre os resultados e as concepções iniciais,
facilitando assim a mudança conceptual; considerar outras perspectivas;
integrar o que se considera a contribuição do estudo efectuado para a
construção de um corpo coerente de conhecimentos e possíveis aplicações
noutros campos do conhecimento; elaborar trabalhos escritos científicos,
reflectindo sobre o trabalho realizado; potenciar a dimensão colectiva do
trabalho científico, organização de grupos de trabalho e facilitar a interacção
entre grupos. Ao longo do tempo, muitos autores tem debatido sobre a natureza e
propósitos do trabalho experimental de laboratório. Constata-se que
consideram que muito desse trabalho é estéril, ineficaz, não traduz a
actividade científica real e é inibitório de que muitos alunos sigam uma
carreira científica. As actividades de laboratório nem sempre são realizadas
da melhor forma. Muitas críticas se têm feito a este tipo de prática,
baseando-se na pouca exigência das actividades propostas aos alunos. A maior
parte dessas propostas permite manipulações, mas falta o desenvolvimento de
elevadas competências de investigação como a formulação de questões e
hipóteses, o desenho de experiências, entre outros. Raramente existe uma
ligação entre a teoria e a prática. Os alunos seguem direcções, sem
associarem a finalidade da experiência com a informação que aprenderam. Desta
forma, os alunos não são ensinados a pensar e as suas interpretações não são
considerados fazendo uma meta-análise, observa-se que a maioria dos autores
conclui que no actual ensino das ciências o trabalho prático que se realiza é
do tipo “receita”, para confirmar dados e teorias através da obtenção de
resultados correctos. O professor utiliza-o para verificar ou descobrir um
princípio, uma teoria, medir uma propriedade, elucidar, verificar
determinados conceitos. O trabalho experimental tem sido uma distorção da actividade científica
real demasiado estruturado para descobrir a “resposta certa”. Muito do
trabalho experimental realizado na escola pouco tem a ver com a prática dos
cientistas, sendo mais uma série de exercícios restritivos realizados num
laboratório de ciências. Trabalho que é normalmente fechado, convergente e
monótono. Deve promover-se o trabalho
experimental como instrumento de ensino-aprendizagem. Mas para desenvolver a
capacidade de resolver problemas o raciocínio e o pensamento criativo dos
alunos, torna-se necessário permitir-lhes realizar e avaliar investigações
por eles sugeridas e planeadas. Actividades do tipo “receita” não se adequam
ao desenvolvimento destas capacidades. As actividades devem dar resposta a
uma questão formulada permitindo a identificação de um conjunto de conceitos
relevantes” (Praia, 1999 Apud
Santos, 2002). É possível sintetizar os objectivos tradicionalmente
atribuídos às actividades experimentais em quatro domínios principais
(Almeida, 1998): 1-
Relativos a uma
melhor compreensão dos aspectos teóricos; 2-
Relativos a
factores motivacionais; 3-
Relativos ao desenvolvimento
de capacidades e técnicas experimentais; 4-
Relativos à
aprendizagem da abordagem científica. O trabalho experimental, por um lado promove o
interesse e a motivação dos alunos pelas aulas de ciências e uma maior
compreensão dos conteúdos científicos e, por outro, que os alunos, ao
realizarem o trabalho experimental de uma maneira científica, aprendem a agir
como um cientista e a adquirir a abordagem científica. Por último,
reconhece-se que o trabalho do cientista requer “fazer experiências” e, para
que o possa fazer com sucesso, são necessárias determinadas capacidades e
técnicas. Há a necessidade de uma mudança das concepções e
práticas experimentais no sentido da diversificação de estratégias, adequadas
aos diferentes objectivos e níveis etários, e de criação de ambientes de
aprendizagem que proporcionem um envolvimento efectivo dos alunos. O trabalho experimental concebido como uma
actividade de natureza investigativa, baseada num processo cooperativo de
resolução de problemas, pode desempenhar um papel fulcral na criação desses
contextos, na medida em que proporciona situações de debate e de confronto de
ideias e saberes, conceptuais e processuais, ao nível da concepção do
problema de partida, ao nível da concepção do plano experimental, bem como ao
nível da execução do plano e avaliação do processo. Concebido deste modo o
trabalho experimental não se restringe à experimentação e observação, mas
envolve a verbalização e discussão de ideias, a conjecturação, a reflexão e
avaliação crítica do trabalho desenvolvido e a resolução de problemas
abertos. O trabalho experimental, concebido como uma actividade de natureza
investigativa com graus de abertura e com níveis de controlo pelo professor e
alunos adequados aos diversos contextos de ensino-aprendizagem, poderia
contribuir para a criação de situações de aprendizagem significativa,
adaptáveis aos diversos níveis etários. O trabalho experimental, enquanto actividade de
resolução de problemas, poderá desempenhar um papel fundamental na educação
em ciências quer como um fim em si mesmo ao desenvolver capacidades de
resolução de problemas e de investigação, quer como uma estratégia de ensino
e de aprendizagem favorecendo a construção de significado dos conceitos
teóricos e a compreensão da natureza do trabalho científico e, ainda, como
uma estratégia formativa de desenvolvimento de capacidades e talentos
diversos, de ordem cognitiva, afectiva e social. Com um papel de complementaridade sugere-se também
a realização de outro tipo de actividades com objectivos bem definidos como
sejam os “exercícios práticos” e as experiências. Os exercícios práticos,
enquanto actividades práticas de manipulação, observação e medição, são
estruturados com o propósito de desenvolver capacidades práticas e técnicas
básicas, ferramentas essenciais para os alunos se poderem envolver na
realização de investigações experimentais. As designadas experiências,
definidas como experimentação exploratórias simples (com recurso a materiais
simples), rápidas, geralmente qualitativas ou semi-qantitativas, possibilitam
a experimentação directa (tocar, sentir, cheirar, ver, etc.) de fenómenos
científicos, bem como oportunidades para os alunos debaterem e confrontarem
ideias sobre o fenómeno em estudo. Deste modo, as experiências podem contribuir
para a compreensão das teorias e conceitos subjacentes ao fenómeno observado
e desenvolver nos alunos um “sentido” dos fenómenos em estudo, aproximando-os
da sua compreensão. BIBLIOGRAFIA ALMEIDA, A. et
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