O ensino por pesquisa no contexto inquiry

Do ponto de vista histórico, é importante recordar que antes de 1900, a maioria dos educadores via a ciência como um corpo de conhecimentos que os alunos deveriam aprender através de instrução direta (NRC, 2000). Por volta de 1909, com John Dewey, salienta-se que o ensino da ciência deve prestar uma atenção especial à ciência como attitud of mind, destacando- se o processo para além do corpo de conhecimentos associado à ciência (NRC, 2000). A partir de 1960, com os trabalhos de Joseph Schwab, defende-se que os professores apresentem a ciência como inquiry e os alunos recorram ao inquiry como forma de aprender as matérias de ciências (NRC, 2000). Muito popular na última década, a ciência como inquiry passou a integrar numerosas discussões pedagógicas e científicas, sobre o ensino e a aprendizagem (Yager & Akcay, 2010).

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Na atualidade parece existir algum consenso, por parte da comunidade científica que se dedica à investigação educacional, relativamente ao inquiry como essência da educação em ciências (Keys & Bryan, 2001; NRC, 2007). Autores como Audet e Jordan (2005) (citado por Sulaiman, Suan & Abdullah, 2009), defendem que embora o inquiry possa não ser o único meio para ensinar ciência, muitos educadores consideram que ele pode representar a melhor forma dos alunos aprenderem ciências.

De acordo com os national sciences education standards (NSES), inquiry corresponde a uma perspetiva de ensino que integra, simultaneamente, o modo de trabalho que os cientistas usam para fazer ciência e uma forma de lidar com o significado de ciência atual (NRC, 1996). Os NSES salientam que os alunos que vivenciam o inquiry para aprender ciência, envolvem-se em muitas atividades e processos de pensamento semelhantes aos dos cientistas, quando colocam questões, levantam hipóteses, desenham investigações, recolhem dados, fazem inferências, replaneiam investigações, constroem ou revisitam teorias (NRC, 1996). Com base nos NSES é possível traçar alguns paralelos entre o inquiry em investigação, ou seja, a investigação científica e o inquiry em educação (como abordagem pedagógica); são eles, a interrogação/questão que dá início à investigação, a especificação do objeto de investigação, a comunicação ou as implicações que tal questão inicial coloca ao meio circundante, entre outros (NRC, 2000).

O recurso ao inquiry nas aulas de ciências permite o desenvolvimento de competências e promove a literacia científica dos alunos (NRC, 1996). Segundo os NSES, os alunos (até ao final do ensino secundário) deverão desenvolver, nas salas de aula, competências de investigação científica, que incluem identificar e colocar questões, desenhar e conduzir investigações, analisar dados e evidências, usar modelos e explicações e comunicar resultados; e ”compreensões do método científico”, que incluem um conhecimento sobre como os cientistas conduzem o seu trabalho e conceitos relacionados com a natureza da ciência (NRC, 1996). Deste modo, os NSES salientam que o inquiry em educação, corresponde a uma atividade multifacetada que envolve fazer observações, colocar questões, examinar livros e outras fontes de informação, planear investigações, rever conhecimentos à luz de evidências experimentais, usar ferramentas para recolher analisar e interpretar dados, propor respostas, explicações e previsões e comunicação de resultados (NRC, 2000). Desde o início do século XXI, inúmeros estudos têm sido publicados apontando características, limitações e potencialidades associadas esta “nova” forma de ensinar ciências. Elencamos, de seguida, alguns desses trabalhos.

Crawford (2000) destaca a importância da voz dos alunos e dos professores para se conhecer melhor o processo de implementação inquiry. O autor sublinha que a complexidade de ensinar ciência como inquiry numa escola secundária e a necessidade do professor assumir uma miríade de papéis podem ser razões suficientes para esta forma de ensinar ser tão rara.

Keys e Bryan (2001) reforçam a ideia de que os NSES apresentam vários exemplos de instruções baseadas no inquiry, no entanto, eles não fazem prescrições ou dão instruções precisas sobre o modo como conduzir o inquiry em sala de aula. Os autores salientam que é preciso adaptar as estratégias de ensino e de aprendizagem baseadas no inquiry, de acordo com

23 as realidades locais, devendo ser, ao nível da sala de aula que se poderão formular padrões de ensino baseados no inquiry. Deste modo, as atividades de ensino serão necessariamente diferentes, baseadas no ambiente local, no conhecimento do professor, na idade do aluno, nas suas capacidades de linguagem, entre outros aspetos (Keys & Bryan, 2001). Para os referidos autores, o inquiry não é um método específico de ensino ou um modelo curricular, admitindo-se como inevitáveis, mas também desejáveis, múltiplos modos ou padrões de instruções baseadas no inquiry. Desta forma, contribui-se para o enriquecimento e para a diversidade de situações de aprendizagem. Keys e Bryan (2001) sugerem que, para diminuir a distância entre teoria e prática, a investigação ao nível do inquiry deverá abranger 4 grandes domínios: i) as crenças dos professores sobre o inquiry; ii) os conhecimentos de base dos professores para implementar o inquiry; iii) as práticas inquiry dos professores e iv) a aprendizagem em ciência do aluno a partir do projeto do professor e instruções baseadas no inquiry, incluindo conhecimento conceptual, raciocínio e natureza das compreensões científicas.

Para Anderson (2002) o inquiry caracteriza o bom ensino e a boa aprendizagem da ciência. Citando os NSES, Anderson (2002) distingue: i) scientific inquiry como a forma do inquiry que reflete uma compreensão de como a ciência avança e é independente dos processos educativos; ii) inquiry learning como processo de aprendizagem no qual os alunos estão comprometidos; iii) inquiry teaching, relativamente ao ensino da ciência através do inquiry. Apesar das diferentes conceções associadas ao inquiry teaching, Anderson (2002) afirma que a investigação mostra resultados positivos, no entanto, não mostra como é que os professores poderão operacionalizar o inquiry.

Wallace, Tsoi, Calkin e Darley (2003) defendem que cabe ao professor promover: a formação de explicações alternativas, o questionamento ativo e a construção de novas explicações. Os autores defendem que estimular os alunos a colocar questões de investigação potencia o seu conhecimento conceptual.

A expressão educar pela pesquisa é também comum a alguns trabalhos de investigação educacional desenvolvidos no Brasil. Segundo Demo (2003), a pesquisa aparece muitas vezes como atividade especial, de seres especiais, dotados de formação muito sofisticada. O autor salienta que, deste modo se privilegia, em excesso, o lado formal e científico da pesquisa, sem falar no afastamento artificial entre teoria e prática. A pesquisa deve ser compreendida como princípio científico e educativo, maneira de saber, de fazer e de refazer conhecimentos, bem como de educar (Demo, 2003). Demo (2003) vai um pouco mais longe, afirmando que é condição da educação pela pesquisa, que o professor seja pesquisador, pois só desta forma se poderá transformar a sala de aula num local de trabalho conjunto. Por outro lado, Mortimer (2002) acrescenta a importância do professor conseguir estabelecer um clima favorável em sala de aula, sob pena dos alunos terem dificuldades acrescidas na sua progressão cognitiva. Não se trata, de forma alguma, de perder a autoridade, mas antes impor autoridade pela competência, bom exemplo e orientação dedicada.

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Barrow (2006) num trabalho que aborda a evolução do conceito inquiry ao longo do tempo (de Dewey até aos NSES) salienta a falta de consenso relativamente ao seu significado, no âmbito da educação em ciência.

Nwagbo (2006) apresenta um estudo comparativo entre estratégias de ensino e de aprendizagem baseadas no inquiry guiado e na exposição, concluindo que a primeira conduz a melhores resultados no que diz respeito ao desempenho cognitivo dos alunos, mas não registando diferenças ao nível da atitude em relação à biologia (que é positiva, nos dois casos).

Para Yebra e Membiela (2006) a indagación ocupa um lugar central na reforma da educação científica. Os alunos de todos os níveis de ensino deveriam ter a oportunidade de vivenciar a investigação científica e desenvolver a capacidade de pensar e atuar de maneira associada à investigação, incluindo fazer perguntas, planear e dirigir investigações, usar ferramentas apropriadas e técnicas para recolher dados, pensar crítica e logicamente sobre as relações entre evidências e explicações, construir e analisar explicações alternativas e comunicar argumentos científicos (Yebra & Membiela, 2006).

Crawford (2007), salientando o desfasamento entre a teoria e a prática, ao nível do inquiry teaching, refere-se às dificuldades dos professores em implementar estratégias de ensino e de aprendizagem baseadas nesta perspetiva sobre o ensino das ciências. Uma das razões apontadas prende-se com o facto das salas de aula representarem ambientes complexos, com muitas variáveis. Baseando-se na visão de inquiry teaching presente nos NSES, Crawford (2007) salienta que os educadores devem esperar dos seus alunos, os seguintes resultados: apreciar as diversas formas de trabalho dos cientistas, compreender o poder da observação, adquirir conhecimento e a capacidade de colocar questões testáveis, formular hipóteses, analisar diferentes tipos de dados e procurar padrões, confirmar ou rejeitar hipóteses, construir ou defender um modelo ou argumento, considerar explicações alternativas, ganhar uma compreensão acerca do caráter provisório da ciência, incluindo os aspetos humanos da ciência, como a subjetividade e as influências sociais. Crawford (2007) faz algumas afirmações relativamente ao inquiry, decorrentes do seu estudo, a saber, i) o inquiry deve ser situado num determinado contexto; ii) os professores devem assumir o inquiry como um conteúdo e uma pedagogia; iii) a colaboração entre professores e alunos potencia o inquiry; iv) os papéis dos professores e dos alunos são complexos e variam; v) o inquiry exige um maior envolvimento dos professores do que as formas de ensinar mais tradicionais. O autor salienta a falta de estudos em que se explorem as interações aluno- professor durante projetos de longa duração, para além de estudos ao nível das crenças dos professores relativamente ao inquiry.

Justice, Rice, Roy, Hudspith e Jenkins (2009) destacam os resultados positivos alcançados via inquiry, mas salientam que embora a literatura encoraje as escolas a implementar abordagens inquiry, não se descrevem os desafios e os obstáculos que se têm de enfrentar.

Como referem Rodrigues e Borges (2008) o ensino por investigação começou a ser amplamente debatido após a publicação de documentos que orientaram a reforma da educação em ciências nos EUA, nomeadamente os NSES, em 1996. Nesses documentos reconhece-se a

25 importância de um ensino por investigação que permita aos alunos desenvolver uma imagem mais sofisticada sobre ciência e investigação científica, contribuindo para o desenvolvimento intelectual e individual e oferecendo uma forma de pensar que pode ser utilizada na solução de problemas diários.

McNeill e Krajcik (2008) salientam que muitos professores de ciências podem não ter a perícia necessária para criar um ambiente de aprendizagem baseado no inquiry. Os autores referem que ajudar os alunos nesta prática pode ajudá-los a mudar a sua visão de ciência, de um conjunto estático de factos, para uma visão de ciência como um processo social onde o conhecimento é construído.

Situando-se no nível de ensino superior, Levy (2009) distingue dois quadros conceptuais no âmbito do inquiry based learning (IBL). Do ponto de vista da information frame os alunos experienciam o inquiry como a exploração e aquisição de conhecimento disciplinar já existente; do ponto de vista da discovery frame os alunos experienciam o inquiry como participação na construção e contestação de conhecimento. O autor defende que nesta última modalidade, os alunos poderão envolver-se em formas de inquiry que constituem “verdadeira” investigação científica, em termos de rigor na prática e originalidade no seu contributo.

Na base do inquiry estão, segundo Sulaiman et al. (2009), ideias como: i) os resultados de aprendizagem dependem não só do ambiente de aprendizagem, mas também dos conhecimentos do aluno; ii) a aprendizagem envolve a construção de significados; iii) a construção de significados é um processo ativo e contínuo; iv) os alunos têm a responsabilidade final sobre a sua aprendizagem. Para Sulaiman et al. (2009) o inquiry distingue-se de outras perspetivas de ensino, na medida em que no primeiro caso, o professor não diz aos alunos aquilo que eles têm de aprender, nem fornecem a totalidade da informação aos alunos. Sadeh e Zion (2009), comparam a performance dos alunos, mediante a implementação de um projeto inquiry guiado e mediante a implementação de um projeto inquiry aberto. Os resultados do seu estudo revelaram melhor performance dos alunos que vivenciaram inquiry aberto, nomeadamente ao nível da compreensão processual. Os autores salientam a necessidade de mais investigação de modo a desenvolver novas formas de avaliar as competências inquiry dos alunos. Para além disso, os autores afirmam que os professores têm um papel crítico no desenvolvimento de situações inquiry, pelo que, defendem que é preciso dar-lhes oportunidade para experienciaram situações de formação inquiry e refletiram sobre isso.

Para Vargas-Mendonza (2009), do ponto de vista pedagógico, o ensino via indagación contrasta com os métodos expositivos mais tradicionais e reflete o modelo construtivista da aprendizagem, frequentemente citado como aprendizagem ativa, fortemente apoiado pelos professores atuais. O ensino orientado pela indagación inicia-se com o estímulo da curiosidade e das especulações e nesse sentido, envolve os estudantes na investigação como forma de satisfazer a curiosidade, sendo que a curiosidade fica satisfeita quando as pessoas constroem marcos mentais que explicam adequadamente as suas experiências (Vargas-Mendonza, 2009).

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Yager e Akcay (2010) defendem que o inquiry pode ser altamente efetivo em termos de método de ensino, ajudando os alunos ao nível de conceitos e skills procedimentais. No entanto, os referidos autores alertam que parecem existir poucos exemplos com real significado em sala de aula.

Sever, Yurumezoglu e Oguz-Unver (2010) salientam que a eficácia do inquiry pode ficar comprometida devido às dificuldades práticas encontradas na sala de aula, nomeadamente, a falta de conhecimentos, skills e tempo para o implementar.

Melville e Bartley (2010) dão destaque àquilo que dizem ser os dois grandes desafios que os professores do ensino secundário enfrentam nas últimas duas décadas: ensinar ciência como inquiry e afastar-se da ideia de one size fits all, referida por Mundry (2005) (citado por Melville & Bartley, 2010), salientando a necessidade de formação docente para uma real implementação do inquiry.

De acordo com Spronken-Smith e Walker (2010), o inquiry corresponde a uma abordagem de ensino e de aprendizagem, em que o aluno deverá ter papel ativo e assumir responsabilidade pela sua aprendizagem. O estudo de Spronken-Smith et al. (2011) baseia-se nas bases teóricas do IBL e destaca os resultados positivos alcançados com esta forma de abordagem ao ensino das ciências. De acordo com os autores, esta abordagem de ensino apresenta as seguintes características: a aprendizagem é estimulada por uma questão; a aprendizagem é baseada num processo de construção de conhecimento e nova compreensão; a aprendizagem pela ação (fazendo) está envolvida; a abordagem centrada no aluno é usada com professores a atuar como facilitadores; há uma tendência para uma aprendizagem autodirecionada.

Para além da variabilidade associada è terminologia, evidente nos trabalhos anteriormente referidos, Anderson (2002), Mugaloglu e Saribas (2010) e Minner, Levy e Century (2010) salientam que inquiry pode ter diferentes significados em diferentes contextos.

Alguns autores distinguem diferentes tipos ou níveis de abertura do inquiry. De acordo com o NRC (2000) as atividades baseadas no inquiry englobam um grande espectro, variando desde o inquiry estruturado e guiado até ao inquiry aberto. Na modalidade aberta, os alunos identificam o problema, geram questões, desenham investigações, fazem observações, recolhem e interpretam dados, criam explicações e desenvolvem modelos e argumentos; na modalidade estruturada, os professores determinam as questões e especificam procedimentos de investigação (NRC, 2000). A modalidade guiada corresponde a uma situação intermédia em que o professor apresenta a questão e os alunos definem procedimentos até chegar à solução (NRC, 2000).

Schwab (1962) (citado por Sadeh & Zion, 2009) estabeleceu uma escala de abertura de inquiry com 3 níveis, baseado nos seguintes critérios: grau de envolvimento dos alunos no processo, grau de intervenção do professor, conhecimentos do aluno (background científico) relativamente ao assunto em investigação e métodos de trabalho relevantes. No nível mais baixo (estruturado) são dadas instruções muito precisas ao aluno. Os alunos investigam uma questão apresentada pelo professor através de um procedimento prescrito, sendo conduzidos a uma descoberta pré- determinada. No nível intermédio (guiado) é dada uma questão de investigação e os alunos têm

27 que decidir quais os métodos a aplicar na procura de solução. Sadeh e Zion (2009) consideram ainda o coupled inquiry (misto ou intermédio – tradução nossa) como um estádio intermédio entre o inquiry guiado e o aberto. Neste caso, o professor conduz o aluno à escolha da questão a partir de um banco de dados de questões pré-determinadas. No nível mais elevado (aberto), o aluno coloca uma questão de investigação, escolhe os métodos e encontra a solução. O professor define a temática onde o inquiry é conduzido, mas deixa aos alunos a seleção de uma grande variedade de questões de investigação. Durante o inquiry aberto, os alunos investigam questões relacionadas com tópicos que são formulados através de procedimentos designados pelos alunos e fazem as suas escolhas em todos os momentos do processo. Este método reflete o tipo de investigação e o trabalho experimental desenvolvido pelos cientistas, sendo que, o professor ajuda e assiste os alunos em todas as fases do processo (Sadeh & Zion, 2009).

A principal intenção ou propósito do inquiry é levar os alunos a construir o seu próprio conhecimento (Sadeh & Zion, 2009). De uma maneira geral, os professores concordam que o inquiry guiado e o aberto podem ser eficientes no desenvolvimento de skills inquiry e pensamento crítico, no entanto, qual deles se adequa melhor às condições existentes no ensino secundário ainda é controverso (Zion, 2007 citado por Sadeh & Zion, 2009). De entre aqueles que defendem que o inquiry guiado é mais vantajoso para o nível secundário, os argumentos apresentados estão geralmente associados à poupança de tempo e ao evitar frustrações, por exemplo, em relação a resultados não esperados ou a experiências falhadas. A definição destes níveis de abertura inquiry poderá constituir uma importante ferramenta para os professores (Pyle, 2008), que muitas vezes se debatem com as suas crenças sobre o que é esperado deles pelos NSES versus as capacidades dos seus alunos (Keys & Bryan, 2001). As capacidades dos alunos para definir questões, escolher métodos ou alcançar soluções, deverão estar na base da escolha do nível de abertura de inquiry que o professor irá implementar em sala de aula (Pyle, 2008). Tendo em conta a diversidade de objetivos educacionais, as várias abordagens inquiry são potencialmente úteis nas aulas de ciências (NRC, 2000).

Um dos aspetos que parece não gerar polémica diz respeito à importância do professor na implementação de estratégias de ensino e de aprendizagem baseadas no inquiry. Anderson (2002) enuncia algumas características inerentes aos papéis do professor e do aluno. Segundo o referido autor, o professor deverá, à luz das novas orientações, orientar as ações dos alunos, facilitar o pensamento dos alunos, flexibilizar o uso de materiais, comunicar com os grupos, entre outros; enquanto ao aluno caberá interpretar e analisar informações, desenhar atividades, resolver problemas, entre outros.

A investigação ao nível do inquiry é extremamente atual e isso reflete-se na elevada produção científica e na realização de projetos de disseminação das práticas inquiry. Internacionalmente, surgem equipas com programas específicos de intervenção inquiry, como forma de promover uma educação científica mais consentânea com uma cidadania responsável (como por exemplo, Los

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Alamos National Laboratory6_{). A nível Europeu, destacam-se projetos como o INQUIRE}7 _{ou the}

fibonacci project8_{, como exemplos de estratégias de disseminação de práticas de ensino baseadas}

no inquiry. O projeto PRIMAS9 _{é outro projeto europeu, a decorrer entre 2010 e 2013, que}

pretende apoiar os professores na integração e implementação de pedagogias baseadas no IBL, ao nível das aulas de ensino primário e secundário, de matemática e de ciências. Fundamentando-se na necessidade de interessar e motivar os jovens europeus para a matemática e para as ciências, defende-se que é necessário aumentar o interesse e a motivação dos jovens em relação às referidas áreas de conhecimento: “Implementing innovative ways of teaching such as inquiry based learning in science and mathematics education is a key lever in bringing about change in this situation by raising students’ motivation and interest in these subjects” (PRIMAS, 2011, p. 3).

Para além disso, defende-se o conhecimento de cada contexto, por forma a ir ao encontro das necessidades específicas de cada comunidade:

A successful implementation of inquiry based learning (IBL) in different European countries is subject to various factors that may impede or foster its broad uptake. It faces various challenges like the broad variety of teaching cultures and a rather heterogeneous landscape of teacher Professional development concepts in the various European countries. Therefore, it is necessary to collect empirical knowledge about the present situation in order to tailor the promotion of IBL to the specific national needs. (PRIMAS,