Muitos modelos de ensino baseiam-se na teoria do desenvolvimento cognitivo de Jean Piaget, o qual estabelece que a mente humana ao longo de sua existência vai aumentando sua organização interna e se adaptando ao meio. Fontana e Cruz (1997) colocam que o desenvolvimento do conhecimento humano está inserido no estudo científico genético realizado por Piaget, voltado principalmente para a questão de como o ser humano elabora seus conhecimentos sobre a realidade, chegando a construir, no decorrer de sua história, sistemas científicos complexos e com alto nível de abstração.
Novas informações provocam desequilíbrios e reestruturações perfazendo novos esquemas mentais, atingindo nova equilibração. É evidente que a concepção piagetiana, se baseia na observação de experiências vivenciadas; crianças interagindo com objetos levando ao estabelecimento de organização e estruturação do processo de formação do conhecimento por etapas, culminando com a explicação da realidade a partir das experiências previamente concebidas.
Para Piaget o indivíduo ao agir sobre o meio ao qual pertence, incorpora a si elementos e através desse processo de incorporação chamado por ele de assimilação, coisas e fatos do meio ganham significação para o indivíduo. Ao mesmo tempo em que novas idéias e conceitos são incorporados ao sistema de relação, idéias e conceitos já existentes são modificados por aquilo que já foi assimilado. Esse processo de modificação que se opera nas estruturas de pensamento do indivíduo é chamado por Piaget de acomodação (FONTANA E CRUZ 1997).
Nessa perspectiva, ensinar é provocar desequilíbrios estruturais nos mapas mentais já formatados, proporcionando condições para que o aluno atinja o reequilíbrio e se reestruture cognitivamente. Nesse ínterim é importante ressaltar que o processo de assimilação gradativo provoca uma transformação dos reflexos, que aos poucos vão se diferenciando e se tornando cada vez mais complexos e flexíveis, deixando de ser simples respostas estereotipadas ou rotuladas a estímulos predeterminados. Esse processo dá origem a esquemas de ação. E é por meio dos esquemas de ação que a criança começa a conhecer a realidade, assimilando-a e atribuindo-lhe significações.
Outro aspecto relevante a ser considerado, é de que essa teoria deve estar associada a ações e demonstrações, bem como oportunamente ao trabalho prático, o qual possibilita ao aluno vivenciar a experimentação. Fontana e Cruz (1997), citando Piaget
colocam que o sujeito tem que agir sobre os objetos; deslocá-los, agrupá-los, combiná-los, separá-los e juntá-los. Afim de que suas ações se desloquem de seu próprio corpo para os objetos. Dessa forma a criança paulatinamente vai transferindo suas ações e construindo seus esquemas. Suas ações agora são repetidas devido aos efeitos interessantes que produzem e aos poucos, meios e fins vão sendo diferenciados e as ações começam a ganhar intencionalidade.
Pode-se inferir que Piaget não se preocupou em estudar a influência do meio na construção do conhecimento, ou seja, como o meio age nesse processo formativo da cognição. Hoje se sabe que a integração genótipo e meio interfere diretamente no desenvolvimento do conhecimento de cada indivíduo tanto cognoscitivo como físico os quais os geneticistas chamam de fenótipo. No entanto dentro da abordagem de Vygotsky, a dimensão sócio- histórica do psiquismo, tudo o que é especificamente humano e distingue o homem de outras espécies originam-se de sua vida em sociedade, seus modos de perceber, de representar, de explicar e de atuar sobre o meio, seus sentimentos em relação ao mundo, ao outro e a si mesmo. Enfim, seu funcionamento psicológico vai se constituindo nas suas relações sociais.
Referente a essa interatividade com o meio, Fontana e Cruz (1997), colocam que nesse processo interativo, as reações naturais herdadas biologicamente, de respostas aos estímulos do meio (tais como: a percepção, a memória, as ações reflexas, as reações automática se as associações simples) entrelaçam-se aos processos culturalmente organizados e vão se transformando em modos de ação, de relação e de representação caracteristicamente humanos. Parafraseando Vygotsky elas destacam que, diferentemente das outras espécies, o homem, pelo trabalho, transforma o meio.
Portanto as atividades experimentais encaixam-se perfeitamente nessa concepção visto que através da mesma o aluno pode atuar diretamente no processo da construção do seu conhecimento interagindo com os equipamentos presentes no laboratório, bem como com os outros indivíduos. (MOREIRA, 1999).
Uma gama de educadores, especialistas no ensino de ciências colocam que as aulas teórico/expositivas, bem como diversos conteúdos presentes nos livros didáticos, onde predomina o verbalismo, podem ser substituídos por atividades experimentais (FRACALANZA et al, 1986).
Segundo Lima et al (1999), a experimentação proporciona a inter-relação entre a teoria e a prática, possibilitando que o aluno seja o sujeito da construção de seu próprio conhecimento, permitindo que o sujeito atue, fazendo a ligação interpretativa entre os fenômenos e processos naturais observados, pautados não apenas no conhecimento
científico, mas através dos saberes e hipóteses levantadas pelos estudantes, frente as situações/problema apresentadas.
Existe uma fundamentação psicológica e pedagógica que defende a necessidade de proporcionar à criança e ao adolescente o exercício de habilidades na perspectiva da cooperação, concentração, organização, manipulação de equipamentos. Possibilitando que o aprendiz possa vivenciar o método científico, perpassando pelas etapas da observação de fenômenos, do registro sistematizado de dados, da formulação e teste de hipóteses e da inferência de conclusões (CAPELETTO, 1992).
Moraes (1998) considera que a construção de novos conhecimentos deve primar pela bagagem, em termos de conhecimento, que os alunos trazem em seu histórico. Mesmo que intuitivos e derivados, haja vista que o processo de aprendizagem perpassa pela desestruturação e reformulação dos conhecimentos através do diálogo e reflexão, caracterizando experimentações construtivistas, as quais podem envolver várias disciplinas ao mesmo tempo, estabelecendo ações interdisciplinares e contextualizadas.
As atividades experimentais podem ser utilizadas como contraponto a teorização das aulas expositivas, tornando-se poderoso recurso pedagógico no processo de aquisição de novos conhecimentos. A experimentação na prática tende a facilitar a fixação de conteúdos a ela relacionados, com efeito, descartando a idéia de que as atividades experimentais devam servir somente para a ilustração de teorias (CAPELETTO, 1992).
Dentro da perspectiva da aula prática cuja concepção ilustrativa evidencia-se através da seqüência de procedimentos realizados pelo professor, que após a aula expositiva conduz os alunos ao laboratório, de forma que esses alunos possam, pela atividade experimental direcionada, chegarem as suas próprias conclusões a respeito do que foi teorizado. Dessa forma evidencia-se que as atividades experimentais devam sair do patamar simplista, de um campo meramente técnico e assegurar uma transmissão eficiente do conhecimento científico. (LIMA et al, 1999).
No entanto Fracalanza et al, (1986), coloca que uma postura experimental deve estar atrelada a idéia de exploração do novo, a incerteza de se alcançar o sucesso, a discussão dos resultados da pesquisa, a ação e o contato com o fenômeno estudado. Conforme os parâmetros curriculares nacionais – PCN, o simples fazer não significa necessariamente construir conhecimentos e aprender ciências (Brasil, 1998).
Sollé e Coll (2006) colocam que na perspectiva construtivista o conjunto de postulados leva em consideração o processo compartilhado de ensino, no qual o aluno com a
intermediação do professor pode construir o conhecimento de forma a tornar-se competente, resolver situações/problema, utilizando os conceitos apreendidos no processo.
Portanto, pode-se constatar que a concepção construtivista das atividades experimentais, assumidas nas aulas práticas, está caracterizada através da consideração do conhecimento prévio do aluno, de forma que o mesmo através da assimilação de novos conceitos reestrutura novos mapas mentais a partir do conhecimento prévio.
O ensino, dentro dessa corrente, consiste no provimento de atividades desafiadoras que levem o educando a buscar novos conhecimentos [...] onde estruturas, cada vez mais complexas, vão sendo construídas [...]” (CASTRO; CARVALHO, 2001, p.183).