O Ensino e a Aprendizagem das Ciências no Contexto Escolar

O ensino e a aprendizagem das ciências acontece num espaço próprio, muito particular: a escola.

A escola é um espaço físico, onde se desenvolve o ensino e a aprendizagem, mas é também um local social, inserido numa comunidade, constituído por pessoas com características singulares, umas em idade adolescente, outras em idade adulta. Por isso, cada escola encerra uma identidade e cultura únicas. Nesse sentido, cada escola irá desenvolver formas próprias de atuação, entre os seus intervenientes e a comunidade onde está inserida. Por isso, a escola deve ter uma mentalidade aberta, procurando conhecer e entender as necessidades e interesses reais dos alunos, respetivas famílias e restante comunidade (Baltazar & Moretti, 2004). Após conhecer todo este contexto, a escola deve construir um Projeto Educativo que deve ser interpretado e reelaborado face às circunstâncias. No sentido inverso, o Projeto

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Educativo acaba por conduzir ao desenvolvimento da Escola (Canário, 1992) e por consequência ao sucesso de alunos e professores.

Em primeiro lugar, é fundamental que o professor encare cada aluno como sendo uma pessoa diferente de todas as outras. Quando um estudante inicia o seu percurso escolar, é portador de um percurso histórico único, o que faz com que seja um ser singular em termos de aprendizagem (Valadares & Moreira, 2009, p.32). O percurso histórico único que o estudante traz consigo está diretamente relacionado com a família de onde vem. É na família que se estabelecem relações de afinidade, onde se vai desenvolvendo e criando a cultura humana, através dos valores éticos que nela estão presentes (Baltazar e Moretti, 2004). Soifer (1983) acrescenta que as interações dentro da família assentam em jogos de ensino-aprendizagem entre todas as pessoas que a integram, o que resulta num dos principais meios de desenvolvimento da personalidade do indivíduo, sobretudo da criança, que se encontra em crescimento. Deste modo, a aprendizagem da criança, antes de ser aluna, inicia-se em casa, com os pais. De acordo Bourdieu (1998), quando o aluno chega à escola, traz consigo vivências familiares que irão conduzi-lo no seu percurso escolar.

Vários estudos, entre eles o Relatório Coleman (Coleman, 1968), nos Estados Unidos da América, têm revelado que existe uma clara relação entre a origem social e os resultados escolares. Isto vem mostrar que, ao contrário das ideias dominantes na época, o desempenho escolar não depende apenas dos dons individuais, mas também da origem social dos alunos (Nogueira & Nogueira, 2002). Desde então, um dos resultados mais consistentes da sociologia da educação prende-se, precisamente, com a existência de desigualdades de resultados escolares em função de fatores sociais (Diogo, 2010). Desta forma, as classes sociais com maior capital cultural, em termos de certificados académicos e acesso a bens e serviços (muitas vezes associado ao capital económico), e com maior capital social, em termos dos relacionamentos sociais estabelecidos pela família, são privilegiadas relativamente a famílias de outras classes, com menor capital cultural e social. Isto porque o tipo de conhecimentos ou cultura detido por grupos sociais mais influentes está em sintonia com os conteúdos académicos, facilitando a aprendizagem destes alunos e constitui, como que uma continuação da educação familiar destas crianças. Para além disso, estas famílias mais conhecedoras do funcionamento da escola enquanto organização,

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mais facilmente conseguem orientar os seus filhos ao longo do percurso académico, também por via de uma maior comunicação com esta entidade. Por outro lado, para as crianças oriundas de grupos sociais mais afastados desta realidade, a escola apresenta-se como um universo muito diferente do seu contexto familiar. Esta influência do contexto cultural familiar constitui, na opinião de Bourdieu (1998) um aspeto crucial no desenvolvimento do sucesso escolar do aluno, onde o papel da escola esta completamente ausente.

No entanto, existem autores que não consideram que o contexto sociocultural dos pais tenha influência no desempenho escolar dos alunos. Ainda em concordância parcial com o que foi dito anteriormente, Grácio (2002) afirma que o efeito da classe social no aproveitamento escolar tem apenas influência no início da escolaridade, decrescendo ao longo dos ciclos. Na mesma linha, Diogo (2010) acrescenta que o contexto socioeconómico apenas se verifica nas aprendizagens realizadas fora da escola; contrariamente, em tempo de aulas, os ganhos de aprendizagem são equivalentes nos dois meios.

Da mesma maneira que cada aluno apresenta um percurso histórico único, com experiências de vida únicas, oriundo de uma família singular, apresenta também características muito próprias, interesses e curiosidades particulares, determinadas apetências, entre outras características. Dentro desde aspeto, importa salientar que “os alunos também trazem para a escola, tal como deve acontecer numa sociedade livre, uma grande variedade de crenças religiosas, que vão desde o ateísmo a uma fé profunda e cumpridora” (Arends, 2012, p.69). Desta diversidade urge a necessidade de aceitação e respeito das diferenças como garante da identidade de cada um, bem como, o exercício da liberdade de expressão (Vedel, 1991). Este facto é particularmente importante no ensino-aprendizagem das ciências, pois, muitas vezes a ciência e a religião cruzam-se e confrontam-se com posições antagónicas. Embora na unidade em estudo – Obtenção de Matéria – não se verifique explicitamente este conflito, é importante que o professor o tenha em consideração, caso algum aluno questione.

Por tudo o que foi referido, apesar de muitos alunos poderem partilhar pontos em comum, não existem dois alunos iguais. Deste modo, os professores encontram nas suas turmas alunos muito diferentes uns dos outros, todos reunidos num mesmo

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espaço: a turma. O professor tem um papel muito importante na forma como encara a diversidade que encontra na sala de aula e como tem em atenção cada aluno em particular (Arends, 2012). Ou seja, na forma como consegue gerir a diversidade em uníssono, fomentando em todos a curiosidade e o entusiasmo por aprender e, ao mesmo tempo, na forma como é capaz de explorar as capacidades e desenvolver as competências de cada aluno em particular, procurando fazê-los viver situações positivas. É importante compreender a turma como um todo em interação, com uma identidade própria, pois inclui uma heterogeneidade socioeconómica, ética, cultural e de indivíduos que não se vai repetir (Arends, 2012; Santos, 2004).

Em segundo lugar, é fundamental encarar alunos como seres humanos na adolescência, que estão a viver um processo de crescimento. É na escola que o aluno passa por experiências sociais que se revelam essenciais para o seu desenvolvimento psicossocial (Martínez, 2008). Esse desenvolvimento pessoal apresenta fases internamente muito conflituosas, sobretudo quando os alunos estão a construir a sua identidade. “A escola aparece na vida de todos: atravessa o crescer, as transformações corporais, o pensar e o sentir, as descobertas interiores, as paixões, os sonhos, as revoltas, os sofrimentos, as ambivalências, as relações de camaradagem, os projetos de futuro” (Santos, 2004, p.167). Consequentemente, o professor deve ser uma figura de referência que acaba por orientar os seus alunos no seu desenvolvimento, levando-os a refletir, a construir o seu caminho, a perceber o que querem ser, o que querem fazer e até onde. É importante que os professores tenham consciência que funcionam como modelos, pelo que devem procurar transmitir aos alunos tipos de comportamentos, atitudes e valores de cidadania e de respeito mútuo pelo próximo, ou seja, valores que dignifiquem o ser humano. Assim, quando a relação estabelecida entre os professores e os alunos é positiva, não só tem como consequência o bom desempenho escolar dos alunos, como também desenvolve neles um sentido de dedicação e competência social (Arends, 2012; Guimarães & Boruchovitch, 2004).

Além disso, é importante perceber qual o grau de desenvolvimento dos alunos para saber até onde se deve ir na exploração das tarefas. Ausubel e Bruner, fundamentados na teoria piagetiana, afirmam que determinadas aprendizagens só se podem fazer quando o aluno tiver atingido determinado grau de desenvolvimento (Gonzalez, 1998).

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Por tudo isto, tanto o ambiente físico, como o ambiente social da escola têm grande impacto nas aprendizagens dos alunos e no seu desenvolvimento como seres humanos. “A criação da cultura de uma comunidade escolar na qual todos os professores e alunos se sintam aceites e emocionalmente vinculados representa o chamado pano de fundo, ou seja, a segurança necessária para a ação de aprender” (Guimarães & Boruchovitch, 2004, p.149).

4. O Ensino e a Aprendizagem das Ciências através de Atividades Práticas As atividades práticas surgem como uma ferramenta de ensino-aprendizagem das ciências, tendo em conta as teorias cognitivistas acima apresentadas, as competências necessárias para saber viver na sociedade atual e o contexto escolar.

Existem vários trabalhos que procuram definir o conceito de atividade prática, havendo, por um lado, pontos consensuais e, por outro lado, algumas divergências. De um modo geral, pode afirmar-se que se está perante uma atividade prática quando o aluno se encontra ativamente envolvido na realização dessa mesma atividade (Hodson, 1988). Deste modo, atividades de pesquisa, atividades de comunicação (que incluem debates, posters e exposições), atividades laboratoriais, atividades de simulação, atividades de papel e lápis (que incluem análise de variados documentos, interpretação, esquematização, sistematização e resolução de problemas), todas implementadas na intervenção na Escola Secundária Santa Maria, são todas consideradas atividades práticas (Leite, 2001).

Se as atividades práticas implicam que o aluno se encontra ativamente envolvido na sua realização, as mesmas potenciam uma aprendizagem centrada no aluno, indo de encontro às teorias de ensino-aprendizagem acima referidas. Além disso, se o aluno realiza as atividades, então o provérbio chinês Se oiço, esqueço; se vejo talvez me lembre; se faço, nunca esquecerei, no qual vários autores acreditam, também torna as atividades práticas como uma boa ferramenta de ensino- aprendizagem (Leite, 2006).

Atividade laboratorial

As atividades laboratoriais são atividades práticas que decorrem em espaços que admitem condições especiais, normas de segurança e equipamento próprio, tal

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como laboratórios (Leite, 2001). Hodson (1998, citado por Leite, 2001) afirma que as atividades laboratoriais permitem a aprendizagem de conhecimento substantivo, no que diz respeito aos conceitos, princípios, leis e teorias, bem como de conhecimento processual, no que diz respeito a técnicas laboratoriais, por exemplo, e até conhecimento epistemológico, se se considerar a natureza da ciência. Além disso também refere o desenvolvimento de atitudes face ao trabalho científico, tais como persistência e rigor. Segundo a mesma autora, as atividades laboratoriais são motivantes para os alunos, contribuindo, para que as aprendizagens sejam significativas. Filck (1993) afirma que o propósito das atividades laboratoriais é, cada vez mais, serem atividades investigativas. Nesse sentido, os alunos são levados a colocar questões, a formular hipóteses, a definir um planeamento experimental, a executá-lo, a observar, registar, analisar e interpretar os dados obtidos e, por fim, a comunicar as conclusões e refletir sobre a investigação efetuada.

Atividade em simulador informático

Segundo Baek (2009), as simulações em computador proporcionam uma aprendizagem visual e interativa, centrada no aluno. Afirma ainda que os estudantes atingem níveis mais altos de produtividade e aprendizagem, sobretudo quando os conteúdos não podem ser “visualizados” pelo ser humano e necessitam de representações esquemáticas. Este tipo de conteúdos está presente na unidade em estudo Obtenção de Matéria: Heterotrofia e Autotrofia em vários temas, de entre os quais os relacionados com o transporte membranar. As atividades relacionadas com tecnologia são motivantes para os alunos, pois os mesmos já manipulam as tecnologias no seu dia-a-dia, por exemplo através dos jogos de computador, dominando o seu funcionamento e a linguagem que lhes está associada (Martins et al., 2009). Baek (2009) acrescenta que o conforto e a adaptação que os estudantes sentem relativamente aos computadores e outras tecnologias se reflete numa motivação para aprender. Ponte (2000) acrescenta ainda que a existência de uma atividade que envolva um computador atrai, desde logo, a atenção dos alunos, pois, para além da familiaridade e interesse já referidos, a utilização de computadores em atividades práticas é novidade para os alunos. Além do que já foi referido, é importante que os alunos desenvolvam competências nesse domínio, pois “a sociedade atual é eminentemente científica e tecnológica” (Martins et al., 2009, p.11).

17 Grau de Abertura

Tanto as atividades laboratoriais como as atividades num simulador informático, desde que sejam experimentais, ou seja, desde que haja manipulação de variáveis, podem ter diferentes graus de abertura. O que é o grau de abertura e como é possível saber em que nível está presente numa atividade? Por um lado, Coelho e Leite (1997) propõem que quanto maior for o envolvimento exigido ao aluno na realização de uma atividade, maior é o seu grau de abertura. Por outro lado, Borges (2002), especifica um pouco mais, definindo 4 níveis de abertura que vão desde o 0 ao 3. Deste modo, afirma que no primeiro, no nível 0, as atividades são extremamente fechadas, ou seja, apresentam o protocolo que o aluno deve seguir e os resultados esperados, e o aluno apenas recolhe os dados e confirma a conclusão. Tal como afirmam Coelho & Leite (1997), estas atividades “exigem a execução de uma "receita" para obtenção de um resultado previamente conhecido” (p.263). No nível 1, segundo Borges (2002), a atividade apresenta-se igualmente fechada, com a diferença que a conclusão não é previamente conhecida pelos alunos. No nível 2, a atividade já é aberta, ou seja, apenas fornece ao aluno uma situação ou questão- problema, tendo o aluno de planificar a experiência, interpretar os dados e tirar as conclusões. Por fim, no nível 3, a atividade é extremamente aberta, na qual o estudante deve realizar tudo por si, incluindo colocar, ele próprio, a questão- problema. Coelho & Leite (1997) concordam com Borges, quando dizem que se devia exigir aos alunos atividades com um grau de abertura semelhante ao que o segundo autor classifica com 2 ou 3, ou seja atividades onde se proceda à “resolução de um problema, colocado ao aluno ou gerado por este a partir de um contexto problemático” (p. 263). Deste modo, as atividades mais abertas tornam-se atividades investigativas.

Windschitl e colaboradores (2008) acrescentam que para introduzir uma atividade investigativa, o professor deve apresentar um aspeto natural do mundo que gere interesse nos alunos. Essa introdução leva a momentos de brainstorming, nos quais os alunos propõem inúmeras ideias para a investigação, que devem ser incorporadas e aceites (Huber & Moore, 2001). Este passo permite aos alunos escolher o caminho que querem seguir e, para isso, o professor deve orientar os alunos na escolha de uma estratégia, colocando questões abertas, de modo a que se

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torne uma aprendizagem por descoberta orientada (Windschitl et al., 2008). Os passos pedidos ao aluno, não significam que este tenha de seguir um método, uma vez que este não existe em ciência. Contudo, em ciência, existem métodos variados, que acabam por envolver a formulação de hipóteses, a previsão de resultados, a observação dos mesmos, a tentativa de os explicar e, por fim, a reflexão sobre eles, de forma a produzir resultados dignos de confiança (Coelho & Leite, 1997; e Borges, 2002).

Quando o aluno consegue “desenhar” bem a tarefa é porque realizou uma aprendizagem significativa, revelando um bom desempenho (Ausubel 1999). Neste caso, ou seja, quando as situações de desafio são bem superadas, o aluno também desenvolve a capacidade de confiança, de autoestima e de sentimento de resolução positiva de problemas (Sprinthall & Sprinthall, 1997). Por fim, importa referir que as atividades investigativas permitem aos alunos perceber muitas características da natureza da ciência, pois aproximam-se do fazer ciência (Huber & Moore, 2001).

Atividades de Comunicação

De entre as várias possíveis atividades de comunicação, abordam-se a realização de um debate e a construção de um poster científico, pois as mesmas foram implementadas durante o ensino-aprendizagem da Unidade: Obtenção de Matéria: Heterotrofia e Autotrofia, na Escola Secundária Santa Maria. Ambas têm muitos aspetos em comum, como o trabalho de pesquisa, a utilização de linguagem científica, a fundamentação científica, a aproximação ao fazer ciência, a captação de atenção do público, entre outros. Contudo, também há vários aspetos que as diferenciam, pois o poster requer uma comunicação por escrito, enquanto o debate requer uma comunicação oral, bem como a mobilização de argumentação e persuasão. É importante referir que os relatórios científicos, muitas vezes requeridos como instrumentos avaliativos após a realização de uma atividade laboratorial ou de uma atividade em simulador informático, quer sejam em formato V de Gowin, ou clássico, também permitem desenvolver muitas competências de comunicação em ciência e se aproximam do fazer ciência. Deste modo, nesta secção do relatório, aborda-se a pertinência das atividades de comunicação, mais concretamente da realização de um debate, da construção de um poster científico, do trabalho de

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pesquisa que está na base de ambos e, por fim, da elaboração de um relatório científico, independentemente do seu formato.

Para desenvolver competências de comunicação em ciência, os alunos devem realizar tarefas onde têm de utilizar linguagem científica (Silva & Mortimer, 2005). Além disso, a comunicação ajuda os alunos a pensar e a construir a sua própria perceção dos conteúdos académicos, pois, segundo Vygotsky, o discurso, tanto oral como escrito, é a externalização do pensamento, acabando por organizar a atividade mental (Fontes & Freixo, 2004). Por isso, a construção de relatórios científicos depois de atividades experimentais é tão importante para a consolidação das aprendizagens.

Relativamente ao debate, especificamente, importa ainda referir três aspetos. Em primeiro lugar, o professor deve promover debates sobre temas pertinentes, pois quando os alunos são encorajados a expressar as suas opiniões e sentimentos, bem como a tomar decisões do seu interesse, desenvolvem habilidade de expressão crítica, consciência social e valores democráticos. Nesses debates deve- se explorar o mais possível a ligação entre a ciência, a política, a economia, a religião e a sociedade, mais concretamente da influência da sociedade sobre a ciência, abordando uma vertente da dimensão sociológica externa da ciência (Ziman, 1984). Abordar este tópico “cria oportunidades para os alunos refletirem, formularem opiniões/juízos de valor, apresentarem soluções e tomarem decisões sobre acontecimentos e/ou problemas do mundo real.” (Magalhães & Tenreiro-Vieira, 2006, p.87). Esta aproximação ao quotidiano do aluno aumenta o sucesso da aprendizagem de ciência e diminui o recurso à memorização de conceitos, inútil mais tarde, na vida em sociedade (Cunha, 2006). Além disso, é fundamental que os alunos adquiram estes valores, esta consciência e esta capacidade crítica sobre assuntos socio-científicos. Assim, mais tarde, enquanto cidadãos ativos da sociedade, podem acompanhar e participar de forma crítica e reflexiva em discussões, debates e processos decisórios que envolvam a sociedade, a ciência e a tecnologia (Reis, 2006), tornando-se cidadãos independentes da exclusiva visão dos especialistas.

Em segundo lugar, a discussão num debate envolve argumentação, num processo dialógico e interativo, o que também promove o desenvolvimento de competências de comunicação em ciência (Silva & Mortimer, 2005). “A

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argumentação é uma dimensão transversal ao processo de construção do conhecimento científico, à qual é reconhecida uma importância cada vez maior” (Almeida et al., 2012. p.571). Por um lado, a discussão num debate promove desenvolvimento cognitivo, pois os alunos aprendem a comunicar as suas ideias com clareza, a ouvir os outros, a responder aos outros de forma apropriada e a colocar boas questões (Arends, 2012). Por outro lado, através da argumentação o aluno desenvolve competências de raciocínio do tipo demonstrativo e dedutivo. Osborne (2010) afirma que os cientistas utilizam a argumentação para defender as suas novas interpretações, que, por sua vez, são contra-argumentadas por outros cientistas que apontam fragilidades. Assim, Almeida e colaboradores (2012) referem que, se a argumentação é um processo inerente à construção da ciência e se a escola deve divulgar a cultura científica, então os professores devem criar “condições para que os alunos possam argumentar, justificando enunciados científicos e procurando persuadir audiências” (p.575).

Em terceiro e último lugar, importa referir que, num debate, ao ouvir diferentes perspetivas e ideias, os alunos confrontam eventuais conceções diferentes sobre os mesmos assuntos (Reis, 2006). Segundo o mesmo autor, esse confronto pode desencadear um conflito sociocognitivo, contribuindo, assim, para a modificação das próprias conceções alternativas.

Um debate pode envolver jogo de papéis, ou seja, é dado um papel ao aluno que ele tem de incorporar e representar no debate. Para realizar o jogo de papéis, o aluno precisa de se colocar no lugar do outro, o que exige um elevado desenvolvimento cognitivo. A maioria dos alunos do 10ºano de escolaridade já atingiu esse desenvolvimento cognitivo, apesar de, nalguns casos, esse desenvolvimento ainda estar a ocorrer. Vygotsky defende que, apesar de o desenvolvimento preceder a aprendizagem, o inverso também é verdade, ou seja, a aprendizagem conduz ao desenvolvimento cognitivo do aluno, “convertendo-se, naturalmente, um processo no outro.” (Fontes, & Freixo, 2004, p.17). Deste modo, a participação dos alunos na atividade do jogo de papéis, não só vai permitir a aprendizagem de se colocarem no lugar do outro, como também vai permitir um