O TP como ponto de partida para aprender ciências: fundamentos e abordagens

A realização de TP no âmbito do ensino das ciências, no 1º Ciclo, por razões que, na maioria das situações, se centram em questões como sentimento de insegurança dos professores devido a uma deficiente formação em ciência traduzida pela falta de conhecimento científico ou de saber processual (Oliveira, 1999), da desvalorização da área relativamente a outras do currículo por parte dos mesmos, pais e responsáveis educativos, não tem nas nossas escolas do 1º Ciclo o espaço que merecem. Assumindo que nesta faixa etária (6-10 anos) os alunos são extraordinariamente receptivas às ciências e que o seu ensino desenvolve a personalidade, a inteligência, o espírito crítico e a sua relação com o mundo e que para aprender, as crianças, para além de observar e manipular precisam de ser guiados pelo professor e pelas questões levantadas, o TP torna-se imprescindível no âmbito do processo de ensino/aprendizagem de ciências (Charpak, 1996; Harlen, 1985, 2000; Caamaño, 2003).

A necessidade de manipular, de observar e de experimentar é básica nestas idades e dependendo das finalidades de aprendizagem, ela pode ser o ponto de partida para aprender ciências. Se essa finalidade for apenas a de enumerar e repetir as ideias incluídas nos manuais, ou seguir um conjunto de instruções sem dar tempo nem oportunidade, aos alunos, para que se apercebam dos seus objectivos e da forma como as situações vão ser resolvidas, facilmente se compreende que a sua realização não é indicador da qualidade de ensino das ciências (Harlen, 1985, 2000; Hodson, 1994; Praia, 1999; Silva e Zanon, 2000; Sanmarti, Marquez e Garcia, 2002; Caamaño 2004).

Nesta perspectiva, Fensham (1992, in Oliveira, 1999) considera que o controlo excessivo do professor durante a realização do TP, pelo aluno, leva a que o mesmo não possa planear as experiências o que origina a incapacidade de apreciar a complexidade do conhecimento e de criar hábitos de trabalho científico, ficando assim menos preparado para a independência intelectual que lhe permitirá actuar criticamente e de forma responsável no exercício da cidadania.

O objectivo do ensino das ciências tendo como ponto de partida o TP passa, então, a ser o de desenvolver nos alunos: a compreensão de como o mundo funciona; o pensamento crítico e independente; a capacidade de argumentação lógica de modo a que lhe seja possível reconhecer e optar por alternativas de acontecimentos; o saber trabalhar com confiança em relação a aspectos científicos do mundo em redor (AAAS, 1993; Harlen, 1997); o saber interagir com os outros e com o ambiente; o compreender das inter-relações ciência – tecnologia e outras dimensões da sociedade como a económica e a social (DeBoer, 2000).

O desenvolvimento destas competências nos alunos não resulta automaticamente, depende da aquisição de conhecimentos científicos, perícias, valores e atitudes e deve ser um objectivo consciente da educação que, passando necessariamente pelos primeiros momentos de aprendizagem formal vividos na escola, na primeira fase da vida, vai até às situações de aprendizagem não formal veiculada pelos museus e centros de ciência e situações informais, aquelas que ocorrem de forma espontânea na vida do dia-a-dia (Harlen, 1997; ME, 2001; Martins, 2002a).

Aprender ciências implica mudar a forma de compreender os fenómenos, de raciocinar, de comunicar e de se emocionar em relação aos mesmos, tudo de uma forma simultânea

(Arca y Cols, 1990 in Sanmarti, Marquez e Garcia, 2002). Por isso, requer mais do que provocar as ideias prévias dos alunos, através de factos discrepantes, requer que os mesmos sejam introduzidos numa forma diferente de pensar sobre o mundo natural e de explicá-lo (Driver et al, 1994).

Desse ponto de vista, a aula de ciências é muito mais do que o tempo durante o qual o professor se vai dedicar a expor e o aluno a aprender alguns conceitos e desenvolver algumas habilidades, é o espaço onde ele participa num diálogo: interroga, escuta, responde, concorda, discorda …, contribui com toda a sua vida: com os olhos, as mãos o corpo todo, compreendendo que existem muitos modos de conhecer e de dizer, é o espaço de construção de pensamento científico e de (re)elaboração de visões do mundo, de sujeitos que aprendem diversificadas formas de o ver, de o conceber e de dele falar (Machado, 2000).

Ensinar ciências será o conjunto de acções promovidas pelo professor de forma a fomentar o processo de construção de modelos explicativos que os alunos realizam de modo a dar sentido aos factos que os rodeiam num modelo coerente com o conhecimento científico actual. Fazer ciências na escola será executar actividades nas quais a experimentação, as representações imaginadas e a discussão sobre as mesmas se entrecruzam na estruturação desses modelos explicativos que, partindo de situações surgidas do quotidiano dos alunos e transformadas em problemas para os mesmos, deverão ser concordantes com os factos (Sanmarti, Marquez e Garcia, 2002) e que se poderão exprimir através de diferentes formas comunicativas: desenhos, gráficos ou diagramas, maquetas, comunicação verbal, facilitando, cada uma, o acesso a um determinado aspecto do fenómeno em estudo. A necessidade de uma representação surge da indispensabilidade de explicar algo, tornando-se assim importante que a experiência realizada não resulte sem sentido para o aluno (Pereira, 2002; Sanmarti, Marquez e Garcia, 2002). Aprender ciências na escola é, também, fazer com que as formas de comunicar, tão relevantes para a ciência, tenham significado e sejam úteis para cada um dos alunos. (Sanmarti, Marquez e Garcia, 2002).

Para os mesmos autores é essencial partir da experiência, pois consideram que a prática tem como primeira finalidade o partilhar de objectivos, colocando alunos e professores de acordo sobre o que querem aprender/explicar. Assim o TP é guiado pela finalidade de explicar, de compreender “como” e “porque” sucede algo. A sua vivência aliada à

manipulação, observação e questionamento tornam possível a compreensão daquilo a que se quer chegar a saber e do sentido que adquirem as diferentes etapas: discussões, novas observações, escrita, leituras. Deste modo os factos, objecto em estudo, os fenómenos da vida quotidiana, transformar-se-ão em casos científicos escolares (Sanmarti, Marquez e Garcia, 2002)

Harlen (1985, 2000) fundamenta o TP no ensino experimental das ciências, nesta faixa etária, como forma de garantir a progressão do conhecimento dos alunos, em termos de conteúdos de ensino, partindo dos seus saberes prévios, para que estes se desenvolvam e evoluam gradualmente, encarando essa progressão sobre três pontos de vista: 1) da descrição à explicação – ao procurar descobrir “o que é aquilo” e “o que é que está a acontecer” num dado momento, as ideias dos alunos vão-se desenvolvendo e as suas explicações adquirindo um carácter menos descritivo e mais explicativo; 2) das pequenas às grandes ideias – cada experiência concreta realizada pelos alunos deverá conduzir a uma ideia que dando sentido à observação e experiência realizada, poderá tornar-se maior, mais ampla e aplicável, quando perante novas situações o aluno as relaciona; 3) das ideias pessoais às ideias partilhadas – a interacção com os outros, alunos e professor, permite a partilha de ideias e a sua comparação, alargando-as, reconstruindo-as e descentralizando o seu modo de ver.

Assim, na perspectiva da referida autora, é essencial a realização de investigações desde os primeiros anos de escolaridade, que proporcione aos alunos a oportunidade de explorar o mundo natural, provar as suas ideias e desenvolvê-las para que se tornem úteis, incrementando técnicas procedimentais e atitudes, gradualmente e a partir de estímulos e exemplos de como actuar e agir. A autora inclui nas técnicas procedimentais a utilizar (não necessariamente por esta ordem) a observação – levar os alunos a serem capazes de usar os seus sentidos, interpretar e seleccionar a que é relevante; a interpretação de informação – distinguir aquela que se ajusta às provas disponíveis; a formulação de perguntas – meio pelo qual os alunos podem relacionar os factos; a formulação de hipóteses – explicação de observações e/ou seu relacionamento, previsões de um principio ou conceito; a concepção de investigações – definição de um problema em termos operacionais, identificação do que deve variar ou não durante a investigação, do que deve medir-se, considerar a utilização de medidas, comparações ou observações para resolução do problema inicial; e a comunicação – o acto que ajuda a superar dificuldades de compreensão.

Assumindo que a realização de TP é um aspecto primordial no processo de ensino/aprendizagem de ciências, Caamaño (2003, 2004) apresenta fases indispensáveis ao desenvolvimento de investigações a realizar em situação de sala de aula: i) percepção e identificação do problema – levantamento de hipóteses, identificação das variáveis significativas que deverão ser investigadas; ii) planificação – onde é definido a variável dependente e a independente (a variável que se vai mudar); como medir a variável dependente; como variar e medir a independente; as variáveis a controlarem (manter constantes); a precisão com que serão realizadas as medidas; iii) realização – montagem de dispositivos; realização da experiência; recolha e registo de dados; tratamento de dados em gráficos, recorrendo a cálculos; iv) interpretação e avaliação – dos dados obtidos e a valorização dos resultados; comparação dos resultados com os de outros colegas; v) comunicação – comunicação oral e escrita.

Para alguns autores, em muitas situações, uma actividade centrada num mesmo fenómeno ou processo, pode constituir uma experiência, uma experiência ilustrativa, um exercício dirigido ou uma investigação, dependendo do objectivo que se pretende atingir e/ou a metodologia seguida, sendo o grau de abertura e a dificuldade dos TP condicionados pela forma de enunciar o problema, a escolha da metodologia/estratégias a seguir e o número de soluções possíveis (Carrascoa e Oñorbe, 1994; Grau, 1994, Pereira, 2002; Caamaño, 2003).

Watson (1994) e Pereira (2002) definem o grau de abertura de uma actividade como sendo a margem de liberdade que é dada ao aluno para decidir o que observar, o que fazer em primeiro lugar e como fazer. Numa actividade completamente fechada o aluno limita- -se a seguir as indicações do professor, numa actividade aberta é ele que define as questões a estudar e o que pensa atingir na prática, a escolha da metodologia a seguir e a obtenção da possível solução. Compete ao professor, tendo em conta o nível etário dos alunos e as experiências anteriormente realizadas nesta área, ajuizar o grau de abertura adequado. O modo como as actividades são propostas, a maneira como o professor as vai acompanhando, apoiando e respondendo às suas solicitações, são questões fundamentais para que promovam o desenvolvimento cognitivo, emocional e atitudinal.

Neste contexto, a finalidade do TP terá de ser a de levar o aluno a ser capaz de explicar os fenómenos do mundo que o rodeia utilizando modelos e teorias próprias da ciência e rever as formas de perceber os factos (Sanmarti, Marquez e Garcia, 2002). A questão

central terá de ser a de encontrar um estilo de trabalho a partir do qual os alunos possam apropriar-se de conteúdos e conceitos, de procedimentos e de atitudes, estruturando o ensino a partir das suas ideias prévias e de situações-problemas contextualizadas para que realizem uma aprendizagem significativa (Driver, Guesne e Tiberghien, 1985; Fumagali, 1998; Miguéns, 1999; Cachapuz, 2000a,2000b;, Martins, 2002a; Caamaño 2003;).

Astolfi, Darot, Ginsburger-Vogel e Toussaint (2002:157,158) apresentam o que consideram ser as características de uma situação-problema: 1) uma situação-problema é organizada à volta de um obstáculo identificado pela turma; 2) é uma situação concreta que permite aos alunos formular hipóteses e conjecturas7; 3) para os alunos é um enigma a resolver, mas no qual estão em posição de investir, condição essencial para que a situação embora proposta pelo professor se torne “assunto deles”8; 4) à partida, os alunos, não dispõem de solução e é a necessidade de resolver que os leva a apropriar-se dos instrumentos intelectuais necessários; 5) os alunos precisam de investir os conhecimentos anteriores assim como as suas representações, para que as mesmas conduzam ao questionamento e à elaboração de novas ideias; 6) a solução não deve estar fora do seu alcance, mas deve ser propícia ao desafio intelectual e à interiorização das “regras do jogo”, 7) a antecipação dos resultados e a sua comunicação é anterior à procura da solução; 8) o trabalho desenvolvido no âmbito da situação-problema funciona como debate científico no interior da turma, estimulando os conflitos sociocognitivos; 9) a validação da solução não é resultado do que foi dito pelo professor, mas sim do modo de estruturação da própria situação; 10) o reexaminar do caminho percorrido transforma-se num retorno reflexivo, de carácter metacognitivo que ajuda os alunos a tomarem consciência das estratégias aplicadas de forma heurística e a assumi-las como procedimentos disponíveis para a resolução de novas situações-problema.

Martins (2002a), tendo por base o proposto por Goldsworthy e Feasey, numa perspectiva de trabalho investigativo no 1º ciclo, apresenta oito etapas que não podem deixar de ser consideradas e que partindo das ideias iniciais dos alunos contemplam a observação, o desenvolvimento da experiência, a elaboração de registos e a comunicação dos resultados obtidos, para que possam ser ponto de partida para novas situações problemáticas:

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Em itálico no original.

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1. “Identificação das ideias prévias dos alunos sobre os conceitos em estudo; 2. Clarificação da questão problema (o que é que queremos saber?);

3. Planificação dos procedimentos a adoptar (como é que vamos fazer para

encontrar uma resposta?);

4. Previsão dos resultados (o que é que sabemos ou pensamos sobre o assunto e,

portanto, quais são as hipóteses que poderemos adiantar?);

5. Execução da experiência (como vamos fazer, que cuidados devemos ter?); 6. Resultados obtidos e seu significado (como organizar os dados obtidos na

experiência e o que é que eles querem dizer?);

7. Conclusão (qual é a resposta à questão-problema e quais são as limitações da

sua validade?);

8. Elaboração de novas questões (a partir das conclusões obtidas que novas questões sou capaz de colocar?). ” (Martins, 2002a: 47,48)

Implícitos nas características das questões-problema definidas por Astolfi, Darot, Ginsburger-Vogel e Toussaint (2002) e nas etapas apresentadas por Martins (2002a) estão aspectos fundamentais da “Educação em Ciências”: a interacção social e a mobilização de diferentes formas de comunicação e registo.

Para os referidos autores a linguagem oral e escrita desempenha um papel relevante na aprendizagem das ciências e na interacção social. Ela é o veículo que permite o acesso às ideias intuitivas dos alunos, estabelecendo a ponte entre o conhecimento quotidiano – explicação dos fenómenos na linguagem informal do aluno – e o conhecimento científico para o qual se caminha no processo intencional de exploração da actividade experimental. A aprendizagem da linguagem científica é, deste modo, concominante com a construção de significados.

Do mesmo modo Izquierdo e Sanmarti (2000) consideram que as discussões em torno das experiências são tão importantes como as próprias. Para estas autoras a linguagem mais do que um instrumento de adequada comunicação de ideias é fundamental na construção das mesmas.

Não há actividade científica sem registos, sem representações para dar a conhecer resultados e interpretações. Comunicar significa partilhar uma ideia, ouvir o que o outro tem a dizer sobre a mesma ideia, implica desenvolver competências comunicativas. Os registos constituem uma forma de memória externa (a curto e a longo prazo) e um processo

de estruturar o pensamento, de dar-lhe forma, de apreendê-lo e materializá-lo. Eles permitem voltar atrás (dias ou meses depois); rever o que cada aluno (ou grupo) fez, o que se pensou; comparar com outros registos; ter a percepção da mudança de ideias; desenvolver capacidades de metacognição (Pereira, 2002).

A mesma autora considera as actividades realizadas no âmbito da Educação em Ciências um contexto natural para ajudar os alunos a adquirirem e desenvolverem a capacidade de comunicação (oral, escrita, de representação), através da elaboração de diferentes tipos de registos nos três momentos chave da realização dos TP em ciências – antes, durante e depois – e que não só constituem ponto de partida para a aprendizagem das ciências, como também são um valioso contributo para o desenvolvimento de outras áreas: registo pessoal – notas datadas onde os alunos inscrevem observações realizadas durante a experiência, podendo traduzir-se num caderno da ciência; desenho – a representação icónica é um exemplo de registo que traduz observações realizadas pelos alunos (que sabem ou não escrever), no âmbito da educação em ciências e, simultaneamente, situações concretas de praticar a área das expressões; registo verbal – o registo das actividades realizadas é uma forma contextualizada de adquirir e refinar a capacidade de escrita. Levar o aluno (individualmente e/ou em grupo) a escrever o que pensa (ideias prévias), a previsão do que pensa que vai acontecer e no final o que de facto aconteceu, ajuda-o a adquirir metodologias de pesquisa e a estruturar modos de pensamento; quadros e tabelas – disposições gráficas em colunas e linhas, são particularmente apropriadas ao registo de dados e observações, pois, permitem uma fácil interpretação e/ou comparação de dados, a procura de padrões e de tendências em função de variações da situação em estudo; esquemas e diagramas – a realização de esquemas ou diagramas e gráficos por parte de alunos (mais velhos) constitui uma forma económica e rápida de representar algo, quer seja um objecto concreto, uma propriedade não visível ou um construto mental (é importante que o aluno possa verbalizar/discutir livremente o que quis dizer quando fez uma determinada representação); comunicações escritas – a realização de relatório individual e/ou de grupo e cartazes, com base nos registos elaborados durante o TP, constitui um contexto para desenvolver capacidades no domínio da escrita e da conjugação de diversos sistemas de representação (Pereira, 2002).

Nesta mesma linha de pensamento se colocam Sá e Varela (2004) para quem a linguagem escrita encontra na aprendizagem experimental das ciências um campo

privilegiado para o seu desenvolvimento, que não se fica apenas no plano das competências de comunicação que dá forma ao conhecimento construído, mas é também a expressão visível da capacidade reflexiva dos alunos e da aptidão do seu pensamento.

Os mesmos autores (pp.35,36), no âmbito do ensino das ciências no 1º Ciclo, preconizam um ensino experimental reflexivo9 orientado para uma perspectiva de ensino/aprendizagem que coloca a ênfase na construção de conhecimentos e na qualidade do pensamento reflexivo, em contexto social de comunicação e cooperação, caracterizado por uma atmosfera de liberdade propícia à criatividade, em que os alunos: i) explicam as suas ideias e modos de pensar sobre questões, problemas e fenómenos; ii) argumentam e contra-argumentam entre si e o professor no fundamento dessas ideias; iii) submetem as ideias a teorias pessoais à prova da evidência com recurso a processos científicos, iv) recorrem à escrita como forma de comunicação, nomeadamente no desenho de planos de investigação, no registo de dados e observações e na elaboração de relatórios; v) avaliam de forma critica o grau de conformidade das suas previsões, teorias e expectativas com as evidências; vi) negoceiam as diferentes perspectivas pessoais sobre o resultado das experiências, tendo em vista a construção de significados enriquecidos, porque partilhados por um maior número de alunos.

Uma adequada orientação do TP requer também o desenvolvimento de materiais curriculares alternativos, dado que aqueles que são apresentados, actualmente, aos professores através, nomeadamente, dos manuais escolares resultam inadequados para aproximar o aluno da actividade científica (Praia, 1999). Também na óptica de Martins (2002a) o TP no âmbito do ensino das ciências de orientação CTS necessita de recursos didácticos que “suportem a filosofia que lhe está subjacente”, ou seja, adequados às questões sociais do momento, pois os mesmos “são elementos essenciais para a organização do ensino das ciências e condicionantes da aprendizagem” (p.87). Assumindo o conceito de recursos didácticos duma forma ampla, onde inclui “documentos produzidos pelos professores ou recolhidos de fontes várias e adaptados para fins didácticos” (p.87), reconhece que esta é a área talvez menos explorada em termos de investigação didáctica. Na opinião da citada autora, pese embora a pouca qualidade e até erros científicos de alguns, os manuais escolares, sendo os principais materiais nos quais os professores se baseiam no processo de ensino/aprendizagem, determinam a forma como o

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ensino das ciências é desenvolvido, facto que leva Tenreiro-Vieira e Vieira (2004) a considerarem como fundamental a construção de materiais didácticos apropriados e a sua validação em sala de aula.

Assumindo este pressuposto, para a implementação, em sala de aula, dos temas trabalhados com/pelos professores no Programa de Formação, por nós conduzido, adaptaram-se e/ou construíram-se materiais didácticos de suporte aos mesmos, organizados na forma de um “Guião do Professor” e um “Guião do Aluno”, os quais serão alvo de explicitação no próximo capítulo deste trabalho.