ENSINO EXPERIMENTAL DAS CIÊNCIAS NO 1º CICLO: A
TRANSVERSALIDADE DE CONSTRUÇÃO DE SABERES E COMPETÊNCIAS Varela, P. [1], Sá, J. [2]
[1,2] IEC – Universidade do Minho
Neste estudo estão subjacentes múltiplas hipóteses de uma estreita relação entre uma perspectiva de ensino experimental reflexivo das ciências e a promoção de aprendizagens e desenvolvimento em domínios de natureza transversal. Nesta comunicação dá-se especial relevância às seguintes hipóteses: um processo de ensino experimental reflexivo das ciências promove nos alunos incrementos ao nível do desenvolvimento: a) de capacidades cognitivas; b) da linguagem; e c) de competências de resolução de problemas de conteúdo não científico. Apresentam-se a metodologia de investigação e os resultados que conferem elevada credibilidade às hipóteses enunciadas.
Motivações e objectivos
Este estudo (doutoramento) situa-se numa linha de continuidade e aprofundamento de uma perspectiva de investigação, conduzida em sala de aula, orientada para uma abordagem das ciências experimentais como contexto de promoção de aprendizagens e desenvolvimento em domínios de natureza transversal, designadamente a promoção do aluno como sujeito reflexivo (Sá, 1996; Sá & Varela, 2000; Varela, 2001; Sá c/ Varela, 2004). Esse trabalho de investigação e a experiência empírica de sala de aula vêm sugerindo, de forma consistente e continuada, múltiplas hipóteses que se tornaram objecto de estudo. Decidimos dar especial relevância às seguintes hipóteses: um processo de ensino experimental reflexivo das ciências promove nos alunos incrementos ao nível do desenvolvimento:
das capacidades cognitivas; da linguagem;
das competências de resolução de problemas de conteúdo não científico.
Desde o início de 2003, vem-se desenvolvendo um projecto de investigação, que busca fundamentos sólidos de credibilidade e plausibilidade de tais hipóteses. O ensino levado a cabo, como parte integrante da investigação, desenvolve-se como um processo holístico e natural, em que os alunos se tornam sujeitos participantes em função da sua motivação, interesse e satisfação pessoais, bem como do estímulo que para eles constitui resolver questões e problemas complexos.
Uma prática de ensino experimental reflexivo das ciências
Na aprendizagem experimental das ciências o aluno confronta as suas ideias, conhecimentos e expectativas com as evidências, de uma forma metódica, organizada e intencional. Desse modo, o aluno vai-se tornando competente no processo de coordenação das teorias pessoais com as evidências (Khun, 1988), buscando uma progressiva harmonização e conformidade de novas teorias com o mundo físico.
Todavia, a perspectiva de conformidade das teorias com as evidências experimentais difere de sujeito para sujeito.
A aprendizagem em torno de uma evidência experimental começa por ser um processo de construção de significados/teorias pessoais (Izquierdo & Sanmartí, 2000), que compete ao docente estimular. Porém, tais significados ficariam a um nível rudimentar se sobre eles não operasse a linguagem: o desenvolvimento do pensamento é determinado pela linguagem (…) e pela experiência sócio-cultural da criança (Vygotsky, 1987: 44). A linguagem veicula os significados, a verbalização eleva os significados a um nível cognitivo-conceptual superior e constitui um instrumento de confronto de perspectivas e de negociação de significados entre os sujeitos da turma. Deste modo, uma intensa actividade sócio-cognitiva e colaborativa tornam-se parte integrante do processo de aprendizagem (Vygotsky, 1987; Rojas-Drummod, et al., 2003; Webb & Treagust, 2006; Maloney & Simon, 2006; Naylor et al., 2007).
Da actividade sócio-cognitiva – que se processa com alternâncias entre o pequeno grupo e o grande grupo – emerge a necessidade de observações mais apuradas das evidências, bem como de repetição de procedimentos experimentais, que se fazem acompanhar de uma atitude mais reflexiva do aluno. Esta atitude faz emergir novas ideias, projectando a discussão para patamares de pensamento de qualidade superior, induzindo nos alunos competências metacognitivas (Larkin, 2006) e comportamentais, que favorecem elevado grau de transferência das aprendizagens realizadas para novos contextos (Georghiades, 2006). De individuais e idiossincráticos, os significados explicitados, reflectidos, contraditados e negociados dão origem a um menor número de significados, agora enriquecidos e partilhados por grande número de alunos.
A escrita é uma dimensão importante do ensino experimental reflexivo das ciências. Segundo Vygstsky (1987), a linguagem escrita desempenha um papel diferente da linguagem oral, no desenvolvimento do pensamento. A linguagem escrita exige estar-se consciente das operações mentais que se executa – o que não acontece na linguagem oral – desenvolvendo-se num processo de fala interior do sujeito consigo mesmo. Escrever implica pensar sobre o que é objecto da escrita, organizar as ideias, estabelecer relações entre elas, seleccionar as melhores palavras e articulá-las adequadamente (Bruer, 1995). Criar nos alunos o hábito regular de uma escrita, pessoalmente construída, a propósito das actividades experimentais, é dar continuidade ao processo reflexivo e é promover no aluno o mais elevado grau de aprendizagem que está ao seu alcance, em cada tópico em estudo.
O professor assume um papel de fundamental importância na estimulação e mediação das interacções dos alunos com as situações experimentais, dos alunos entre si, bem como de renovadas interacções do aluno com as evidências e com os seus pares. Os alunos carecem de grande ajuda para escalarem (scaffolding) progressivamente elevados níveis de pensamento e aprendizagem (Rojas-Drummond & Mercer, 2003; Sá c/ Varela, 2004; Chin, 2006), o que requer da parte do professor um bom desempenho ao nível das competências de questionamento reflexivo (Sá c/ Varela, 2004). O questionamento reflexivo fornece em cada momento o estímulo intelectual e o grau de dificuldade adequados, capazes de captar na mente do aluno a zona de actividade cognitiva mais produtiva (Sá, 1996; Perrenoud, 2001; Sá c/ Varela, 2004), orientando assim a aprendizagem não tanto para as funções já maduras, mas principalmente para as funções em amadurecimento (Vygotsky, 1987: 89). A aprendizagem caminha à frente do desenvolvimento.
Metodologia
A metodologia adoptada neste estudo assume o carácter de investigação-acção e integra-se no quadro teórico da investigação interpretativa (Erickson, 1989; Guba & Lincoln, 1989; Sá, 2002; Sacristan & Gómez, 2002; Silva, 1999; Graue & Walsh, 2003). Procura-se, por esta via captar e compreender os processos generativos e reconstrutivos de significados científicos em contexto de sala de aula. Por outro lado, tendo em vistas as hipóteses enunciadas, o estudo compreende também uma dimensão quasi-experimental.
Durante o ano lectivo de 2004/05, uma turma do primeiro ano de escolaridade (n=18), de uma escola do 1º ciclo da cidade de Braga, foi sujeita a um processo de ensino experimental reflexivo de conteúdos de ciências. As aulas foram leccionadas pelo primeiro autor que, em colaboração com a professora titular da turma, desempenhou simultaneamente o papel de investigador e professor. Foram leccionadas 20 aulas, num total de 40 horas de intervenção na sala de aula, conforme a tabela seguinte:
Tabela 1 – Tema, número de aulas e tempo
Tema Nº de Tempo
A minha identificação 3 6h
O meu corpo 3 6h
Os meus gostos e preferências 1 2h
A saúde do meu corpo 1 2h
Realizar exp. c/ materiais sólidos e líquidos. 1 2h Realizar exp. c/ materiais sólidos solúveis e
insolúveis.
1 2h
Conservação da quantidade de líquido 2 4h
Flutuação e afundamento de objectos na água. 1 2h
Os seres vivos /Germinação de sementes 4 8h
Forma da Terra / dia e noite 2 4h
O Som 1 2h
TOTAIS 20 40h
A turma experimental foi comparada com uma turma de controlo nas variáveis a) capacidades cognitivas, b) desenvolvimento da linguagem e c) competências de resolução de problemas de conteúdo não científico. Utilizaram-se como indicadores dessas variáveis os scores obtidos nos seguintes instrumentos: a) as Matrizes Progressivas Coloridas de Raven (MPCR)1 (Simões, 2000), b) o teste de Linguagem
oral – compreensão de estruturas complexas (ALOral–CEC) (Sim-Sim, 1997) e c) o problema de como pode o aluno inserir a sua fotografia, de forma rectangular, num quadrado já desenhado, claramente de menor dimensão do que o rectângulo.
Em termos esquemáticos, esta dimensão do estudo pode ser representada da seguinte forma:
1 As MPCR são constituídas por 36 itens, cuja resolução envolve processos cognitivos
R. Problema --- ALOral– --- MCPRaven Sem intervenção MCPRaven TC (n=22) R. Problema --- ALOral– --- MCPRaven Com intervenção MCPRaven TE (n=18) Pós-teste Intervenção de ensino das Ciências Pré-teste Grupos
Tabela 2 – Dimensão quasi-experimental
Alguns resultados e conclusões preliminares
A análise dos resultados permite concluir o seguinte:
Nas MCPR, a diferença entre os ganhos médios obtidos por cada turma (pré/pós- teste), favorável à TE, é estatisticamente muito significativa (GTE=7 e GTC=2,73;
t=3,395; p=0.002). Uma análise mais fina dos resultados permite concluir que a TE teve incrementos bastante significativos ao nível do factor raciocínio concreto e abstracto por analogia e do factor completamento de padrões através de estruturação e raciocínio concreto por analogia.
Na Avaliação da Linguagem Oral – compreensão de estruturas complexas - a TE obtém, em pós-teste, um desempenho médio superior ao da TC, em 3,65 pontos, sendo esta diferença estatisticamente significativa (ΧTE=25,33 e ΧTC=21,68; t=2,481;
p=0,018). Verifica-se ainda que o desempenho médio da TC está em conformidade com os resultados do estudo de normalização, no mesmo escalão etário (Sim-Sim, 1997), sendo as médias similares (21,30; 21,68). Mas em contraste, a TE apresenta um desempenho superior ao da amostra utilizada no estudo de normalização, em 4,23 pontos (ΧTE=25,33 e Χnormal=21,3; t=5,119; p=0,000).
Na resolução interactiva do problema da fotografia, verifica-se que a TE se distingue de forma positiva e muito significativa da TC, quanto ao nível de desempenho médio global (ΧTE=16,44 e ΧTC=12,68; t=3,064; p=0,004). Os alunos da TE: i) sugerem ou
executam, por sua iniciativa, um maior número de estratégias e de melhor qualidade, revelando-se a diferença estatisticamente significativa (ΧrTE=24,89 e ΧrTC=16,91; U
=119,0; p=0,025); ii) resolvem o problema com maior autonomia, necessitando menores níveis qualitativos de ajuda durante a resolução (ΧTE=14,28 e ΧTC=11,45; t=3,145;
p=0,003).
Em conclusão, os resultados conferem elevado vigor e credibilidade às hipóteses enunciadas.
Referências Bibliográficas
Bruer, J. T. (1995). Escuelas para pensar. Una ciencia del aprendizage en el aula. Ediciones Paidós, Madrid.
Chin, C. (2006). Classroom Interaction in Science: Teacher questioning and feedback to students’ responses. International Journal of Science Education, 28, (11): 1315– 1346.
Erickson, F. (1989). Métodos Qualitativos de Investigación Sobre la Enseñanza. In La Investigación de la Enseñanza, II: Métodos qualitativos y de observación. Wittrock, M. C. (Ed.). Paidós Educador, Barcelona.
Georghiades, P. (2006). The Role of Metacognitive Activities in the Contextual Use of Primary Pupils’ Conceptions of Science. Research in Science Education, 36: 29–49.
Graue, M. & Walsh, D. (2003). Investigação Etnográfica com Crianças: Teorias, Métodos e Ética. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa.
Guba, E. G. & Lincoln, Y. S. (1989). Fourth Generation Evaluation. Sage Publications, Thousand Oaks, CA.
Izquierdo, M. & Sanmartí, N. (2000). Enseñar a leer y escribir textos de Ciências de la Naturaleza. In Hablar y escribir para aprender, J. Jorba et al., (Eds.). Editorial Sintesis, Madrid.
Kuhn, D. (1988). The Development of Scientific Thinking. In The Development of Scientific Thinking Skills. Kuhn, Deanna et al., (Eds); Academic Press, Inc., London.
Larkin, S. (2006). Collaborative GroupWork and Individual Development of Metacognition in the Early Years. Research in Science Education, 36: 7–27.
Maloney, J. & Simon, S. (2006). Mapping Children’s Discussions of Evidence in Science to Assess Collaboration and Argumentation. International Journal of Science Education, 28 (15): 1817–1841.
Naylor, S.; Keogh, B.; Downing, B. (2007). Argumentation and Primary Science. Research in Science Education, 37: 17-39.
Perrenoud, P. (2001). Porquê construir competências a partir da escola? Desenvolvimento da autonomia e luta contra as desigualdades. Edições ASA, Porto.
Rojas-Drummod, S.; Pérez, V.; Gómez, L.; Mendoza, A. (2003).Talking for reasoning among Mexican primary school children. Learning and Instruction, 13: 653– 670.
Sá, J. & Varela, P. (2000). The Generative Meaning Process of Living Being With Children 6/7 Years Old: Learning to think as a strategy for conceptual development. Comunicação apresentada na European Conference on Educational Research (ECER 2000), organizada pela European Educational Research Association, Universidade de Edimburgo, Escócia, 20-23 de Setembro.
Sá, J. (1996). Estratégias de Desenvolvimento do Pensamento Científico em Crianças do 1º Ciclo do Ensino Básico. Tese de Doutoramento. Braga: I.E.C. – Universidade do Minho.
Sá, J. (2002). Diary Writing: An Interpretative Research Method of Teaching and Learning. Educational Research and Evaluation , 8 (2): 149-168.
Sá, J.; com Varela, P. (2004). Crianças Aprendem a Pensar Ciências: uma abordagem interdisciplinar. Porto Editora: Porto.
Sacristan, J. G. & Goméz, A. I. P. (2002). Comprender y Transformar la Enseñanza. Ediciones Morata, Madrid.
Simões, M.M.R. (2000). Investigações no âmbito da aferição nacional do teste das matrizes progressivas coloridas de Raven (M.P.C.R.). Fundação Calouste Gulbenkian e Ministério da Ciência e Tecnologia: Lisboa.
Simon, S.; Erduran, S.; Osborne, J. (2006). Learning to Teach Argumentation: Research and development in the science classroom. International Journal of Science Education, 28 (2–3): 235–260.
Sim-Sim, I. (1997). Avaliação da Linguagem Oral: Um contributo para o conhecimento do desenvolvimento linguístico das crianças portuguesas. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa.
Varela, P. (2001). Ensino Experimental e Reflexivo no 1º ano de escolaridade. Provas de Aptidão Pedagógica e Capacidade Científica. I.E.C. – Universidade do Minho: Braga.
Vygotsky, L. S. (1978). Mind in Society: The Development of Higher Psychological Processes. Havard University Press, London.
Vygotsky, L. S. (1987). Pensamento e Linguagem. Martins Fontes Editora, São Paulo.
Webb, P. & Treagust, D. F. (2006). Using Exploratory Talk to Enhance Problem- solving and Reasoning Skills in Grade-7 Science Classrooms. Research in Science Education, 36: 381-401.
O TEMA DA “MOBILIDADE SUSTENTÁVEL” DE ACORDO COM ORIENTAÇÕES CTS-A: AVALIAÇÃO DE UMA PROPOSTA DIDÁCTICA PARA O
1ºCEB
Carina Centeno [1], Fátima Paixão [2]
[1] Agrupamento de Escolas Dr. Augusto Louro – Seixal e APECDA – Lumiar,
carinacenteno@hotmail.com
[2] Escola Superior de Educação, Instituto Politécnico de Castelo Branco,
mfpaixao@ese.ipcb.pt
Apresenta-se uma proposta didáctica e respectivos recursos, concebida para abordar o tema da Mobilidade Sustentável como um Projecto de orientação CTS-A, com alunos do 1ºCEB. A proposta didáctica, que foi validada e implementada, pretendeu igualmente contribuir para a sensibilização de alunos futuros professores do 1ºCEB, através de uma situação de formação, com o intuito de os incentivar a uma tomada de consciência em relação à necessidade de assumir diferentes atitudes educativas com implicações positivas na alteração da actual e problemática situação ambiental. Os resultados apontam que a proposta e os recursos desenvolvidos constituem um elemento favorável em termos formativos.
Introdução
Actualmente, defrontamo-nos com situações e acontecimentos que nos induzem atitudes e sentimentos de perturbação, mas em relação aos quais a maior parte da sociedade também se acomoda facilmente, e que são consequências das intrínsecas relações existentes entre a Ciência e a Tecnologia em interacção com a Sociedade e o Ambiente (CTS-A). Deste progresso advêm incontornáveis mudanças sociais, políticas, económicas, culturais, desaguando numa consequente influência na escola.
Assim, ao encararmos uma educação científica de foro CTS-A, enquanto medida inovadora, esta contribui para uma melhor compreensão da sociedade capacitada para enfrentar os avanços científico-tecnológicos. Muitos autores (Acevedo, 2001; Osório 2002; Martins, 2002, entre outros) consideram que uma educação de cariz CTS concorre para um aumento da literacia científica e para a construção de atitudes e regras de conduta que possibilitem a tomada de decisões para enfrentar a sociedade, individual e colectivamente. Uma abordagem CTS permite a aquisição de competências que exigem o desenvolvimento de conhecimentos, capacidades e valores indispensáveis para os alunos resolverem problemas, intervirem criticamente, discutirem e formularem novas questões.
Desta feita, o ensino das ciências dever-se-á centrar em questões e problemáticas que a humanidade enfrenta face ao (ab)uso desta mesma Ciência e Tecnologia e que podem condicionar o futuro das gerações.
Face ao rápido desenvolvimento científico-tecnológico, centrámo-nos na temática da Mobilidade Sustentável. Na realidade, o sector dos transportes é aquele que representa maiores prejuízos ambientais, devido ao uso de recursos não renováveis (Martins e Veiga, 1999). Por isso, temos que pensar, rapidamente, em alternativas, procurando investir no uso de energias renováveis, garantindo uma Mobilidade Sustentável,
procurando “o estabelecimento de metas e meios de controlo e, paralelamente, de políticas de melhoria dos sistemas actuais de transportes urbanos, que conciliem a acessibilidade, o desenvolvimento económico e os aspectos ambientas” (Miranda et al., 2005:83). Patenteado o interesse dos transportes como uma inquietação científico- tecnológica da sociedade, salientamos que a escola deve dar atenção ao seu conteúdo durante o processo de ensino-aprendizagem.
O estudo apresentado evidencia a importância a dar a uma educação que assuma as inter-relações entre Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente, abordando o tema da “Mobilidade Sustentável” enquanto problemática de actualidade. O estudo também pretende sensibilizar os Futuros Professores, durante a formação inicial, para que assumam um papel activo na mudança da actual situação ambiental, arcando com compromissos profissionais e educativos.
Deste modo, apresentamos uma proposta, respectivas actividades e recursos didácticos, construídos com base numa abordagem centrada na perspectiva de cariz CTS-A e sob o ponto de vista do Ensino por Pesquisa (EPP) (Cachapuz et al, 2002), que preconiza o desenvolvimento de projectos, envolvendo a resolução de situações problemáticas, a comunicação e a divulgação de medidas a tomar, que impulsionem a Mobilidade Sustentável.
Desenvolvimento do Estudo
A proposta didáctica, aqui sumariamente apresentada, foi implementada contando com a participação e colaboração de duas professoras e suas turmas, num total de 37 alunos. Na sequência da sua implementação e validação por parte de especialistas e dos professores participantes, foi apresentada e discutida com um grupo de alunos Futuros Professores do 1ºCEB, constituindo-se como uma situação formativa.
A proposta didáctica
Após as reflexões supracitadas, realizámos uma análise ao Currículo Nacional do Ensino Básico (CNEB), às competências essenciais e específicas das áreas das Ciências Físicas e Naturais e de Estudo do Meio. Posto isso, elaborámos uma Proposta Didáctica e respectivos recursos.
Do ponto de vista didáctico, a proposta centra-se nas orientações de cariz CTS-A e baseia-se numa Perspectiva de EPP, permitindo: i) responder a questões-problema; ii) construir materiais didácticos; iii) potenciar a reflexão individual e colectiva; iv) apresentar e divulgar resultados.
Ao longo da proposta são colocadas questões-problema, às quais os alunos tentaram dar resposta. Para tal, foram criadas actividades onde são delineados os papéis do aluno, enquanto sujeito activo na construção do conhecimento e do professor, enquanto orientador do processo de ensino-aprendizagem.
Foram desenvolvidas acções de pesquisa, recorrendo às TIC, à construção de Kit’s Didácticos, a visitas de estudo que possibilitaram o contacto directo da escola com a comunidade envolvente.
Nem todas as actividades tiveram lugar de acordo com a ordem referenciada, devido a algumas contingências inerentes à dinâmica de implementação de todo o processo. Assim, consoante a evolução dos trabalhos, foram acrescentadas e aperfeiçoadas algumas estratégias, visando a consumação dos objectivos delineados.
No processo privilegiou-se a interdisciplinaridade. Na área de Língua Portuguesa, foram trabalhados diversos registos escritos (cartas, resumos, relatórios, poemas, redacção de actas) e orais (entrevistas, comunicação e divulgação de resultados). Foram desenvolvidas competências ao nível da Matemática através da leitura, representação, construção e interpretação de gráficos. As Expressões Musical (canções) e Plástica (elaboração de cartazes, folhetos) marcaram também presença. Promoveram-se competências ao nível da utilização das TIC, por meio de pesquisas realizadas na Internet, e utilização dos programas Word e Excel.
Actividades Breve caracterização Questões-Problema Recursos didácticos 1
Para começar… os meios de transporte
A Poluição atmosférica provocada pelos meios de transporte
Mapa de conceitos; Ficha de trabalho; 2 Os jornalistas do
ambiente
Recolha das opiniões junto da comunidade
O que é a Poluição Atmosférica?
Ficha de registos
3 Vamos
investigar Realização de pesquisas
Ficha de trabalho Internet;
Biblioteca(s); 4 A meia branca
não engana!
A emissão de gases pelos automóveis Quais os efeitos da Poluição atmosférica provocada pelos veículos rodoviários? Kit didáctico; Ficha de trabalho 5 Medição da qualidade do ar
Contacto com aparelhos de medição da qualidade do ar O ar da minha terra está poluído? Estação de medição da qualidade do ar. 6 Vamos convidar Aprofundamento de conceitos junto de peritos O que é feito na minha cidade para contribuir para uma Mobilidade Sustentável?
Diferentes instituições.
7 Visitas de estudo Visitas de estudo
Como substituir os recursos fósseis nos automóveis? Instituições (Fábrica de produção de Biodiesel; Stand de automóveis) 8 Trabalho de campo
Recolha de dados junto da comunidade Inquéritos 9 Vamos todos participar com a Patrulha da Mobilidade Sustentável Apresentação e divulgação dos resultados
Que destino a dar aos óleos usados? Como produzir biodiesel? Material de recorte e colagem; Computador.
Quadro1 – Linhas gerais da Proposta Didáctica. Avaliação da implementação do Projecto e situação de formação
Em jeito de balanço da implementação da proposta didáctica, entendemos, tal como as professoras colaboradoras, que foi possível aplicar no 1º CEB estratégias metodológicas de trabalho ligadas ao Ensino por Pesquisa para abordar questões do foro CTS-A.
Inicialmente, através da análise dos dados recolhidos através de um inquérito por entrevista, tínhamos procurado compreender como é que os alunos Futuros Professores do 1º CEB faziam a leitura do CNEB, respeitante ao significado das competências e às orientações para a prática, qual a sua sensibilidade relativamente às questões ambientais, concretamente ao tema da Mobilidade Sustentável, e ainda de que modo a