Experiências de laboratório oferecem oportunidades para os alunos experimentarem diretamente o objeto de estudo, ou a partir de dados produzidos por eles, usando ferramentas diversificadas, dados de equipamentos de coleta, modelos e teorias de Ciência. Essa foi a conclusão de um relatório da US National Academy of Sciences14, que ecoou com a
14US National Academy of Sciences - a Academia Nacional de Ciências (NAS) dos Estados Unidos é uma
declaração da British Council15 para Ciência e Tecnologia - “Trabalho de laboratório prático é a essência da Ciência e deve estar no coração da aprendizagem da Ciência”. No entanto, é importante entender o valor da escolha do trabalho prático de laboratório, a experimentação pode enfatizar que aspectos práticos servem para somente provar os teóricos, negligenciando assim os aspectos de uma aprendizagem investigativa, motivadora e problematizadora.
Para tanto, e além da abordagem didática do professor, nos deparamos com as necessidades para um laboratório de ensino, como: espaço físico, equipamentos, manutenção, compromisso de tempo, acomodações para os alunos. Uma série de limitações para esta prática. Em contrapartida, importantes inovações educacionais surgem com o propósito de diminuir este distanciamento dos alunos, Escolas e até Universidades dos experimentos científicos (SHARPLES et al., 2015).
Segundo Zúbia e Alves (2011), como também os documentos que traçam as tendências e inovações pedagógicas - "NMC Horizon Report", (2015) e SHARPLES et al. (2015), os Laboratórios Virtuais (LV) e Remotos (LR) podem auxiliar neste papel de promover espaços de investigação.
Os laboratórios virtuais consistem em plataformas digitais oferecidas como suporte para interação dos alunos, possibilitando representações virtuais de um ambiente laboratorial real ou de um experimento. Segundo a caracterização de Iowa (1999, p. 10), os laboratórios virtuais são - “espaços eletrônicos de trabalho destinados à colaboração a distância e experimentação em pesquisa ou outra atividade criativa para gerar e distribuir resultados utilizando a informação distribuída e as tecnologias de comunicação”. Podemos observar que este tipo de aplicação é baseado em simulações, que são representações computacionais da realidade. Estas podem ser acessadas a qualquer momento e sem restrições (AMARAL et al., 2011).
Segundo o relatório produzido por especialistas em laboratórios virtuais, em 1999, em Ames, Iowa, organizado pelo Instituto Internacional de Física Teórica e Aplicada (IITAP) da Iowa State University e UNESCO, há vários fatores motivadores para a utilização dos LV, como: desafios científicos e tecnológicos que exigem tamanho e escala de esforço além da capacidade de um único laboratório; compartilhamento de conhecimentos para objetivos científicos e técnicos; acesso em qualquer momento e localidade geográfica; não necessitam
reconhece e promove a Ciência por meio de publicações em suas revistas, como a PNAS, e também por premiações, programas e atividades especiais. Possui posição de destacada na elaboração de conselhos e objetivos baseados em Ciência sobre questões críticas que afetam o país.
15British Council - organização internacional do Reino Unido para relações culturais e oportunidades
educacionais.
de testes de campo ou recursos humanos para treinamento; diminuição do custo-efetivo das experimentações, por via de regra compartilhar o acesso; possibilidade de mudanças de diversas variáveis do experimento (VARY, 2000). Deste modo, a possibilidade da
experimentação prática nos laboratórios virtuais constituem um elemento importante para a eficácia de plataformas digitais educacionais, desde que os alunos possuam uma posição de descoberta na experimentação, compreendendo sua relação à finalidade do LV (ALMEIDA JUNIOR, 2016).
O relatório produzido por Vary (2000) argumenta que o LV não deve ser visto como um substituto do laboratório real, mas sim como uma ferramenta auxiliar capaz de gerar novas oportunidades de situações práticas comumente dificultadas no cotidiano escolar. Neste contexto, os alunos interagem com representações virtuais, simulações que tentam reproduzir um experimento e/ou um laboratório real. Estas simulações tentam interpretar a realidade, como modelos matemáticos, os quais não incluem fatores práticos dos experimentos, como incertezas e erros, podendo assim induzir o estudante a acreditar que a simulação represente a realidade, o que seria um erro conceitual.
Nessa perspectiva, as críticas de alguns pesquisadores sobre os LV estão na perspectiva das simulações sempre apresentarem o mesmo resultado, limitando a análise do fenômeno e da descoberta, diminuindo as possibilidades investigativas do experimento.
Fazer experimentos científicos reais e práticos não é mais restrito aos laboratórios de Ciências em escolas ou universidades durante o horário regular de trabalho. Por meio dos laboratórios remotos, o estudante controla materiais e aparelhos através de qualquer dispositivo com acesso a internet. Borges (2002) relata uma vantagem da experimentação real por meio de computador que é permitir que alunos e professores concentrem-se em metas de aprendizagem e busca do conhecimento científico, em vez de apenas manuseio prático de aparelhos. Sharples e colaboradores (2015), complementam esta ideia, dizendo que o uso dos LR pelos alunos converge para uma concentração maior nas habilidades intelectuais e em compreensão de conceitos. E os professores também gastariam menos tempo em sala de aula para organizar os materiais e equipamentos, dedicando mais tempo para auxiliar na problematização do experimento com o aluno. Outro aspecto positivo citado pelo autor é a facilidade na apresentação do conjunto de dados para os alunos, permitindo que os alunos possam coletar, analisar e os interpretar.
Notemos que um laboratório remoto não é uma simulação, nesse os alunos controlam equipamentos científicos e experimentações. Nessa perspectiva, o quadro abaixo foi organizado a partir das diferenciações de Santos, Fernandes e Silva (2017) sobre
laboratórios virtuais e remotos (Quadro 04). Dessa forma, podemos verificar que os laboratórios remotos permitem uma maior aproximação do resultado final, pois utilizam experimentos reais e tem como objetivo de aprendizagem a observação e inferência no contexto da experimentação.
Quadro 04 - Descrições dos Experimentos Virtual e Remoto, baseado nas descrições de
Santos, Fernandes e Silva (2017).
Categorias Experimento virtual Experimento remoto
Definição Simulação computacional do que seria o experimento real.
Experimento real, que se encontra em outra localidade e pode ser acessado pela internet. Acesso
do usuário
Normalmente sem limite de acesso de usuários.
Há limitação na manipulação do experimento, normalmente um usuário por vez - por se tratar de uma situação real, mas pode ter acesso maior para visualização.
Representação do experimento
Tenta aproximar da realidade do experimento, mas é uma simulação fictícia do mesmo.
Possibilita à interação com o experimento real, permitindo ao usuário uma investigação do experimento.
Possibilidade de experimentos
Pode simular qualquer tipo de experimento.
Diversificados, somente em alguns experimentos específicos pode haver limites, como por exemplo: em relação a periculosidade (experimentos químicos), duração e tipo (em experimentos biológicos).
Interação com o usuário
Interação com ambientes computacionais, software, desenvolvidos para simular a realidade. Possui alta interatividade.
Interação direta com os equipamentos reais, produzindo e interpretando informações em tempo real. Possui alta interatividade.
Resultados produzidos
Por ser uma simulação, sempre gera o mesmo resultado. Pode, se não for bem esclarecido, levar a um erro conceitual no usuário por "vislumbrar" o experimento como o observa.
A cada interação pode gerar resultados diferentes, que condizem com a situação real do experimento. Maior possibilidade investigativa.
Fonte - Santos, Fernandes e Silva (2017).