O papel do laboratório no ensino

Em um mundo cada vez mais complexo, é fundamental adquirir conhecimento e desenvolver habilidades para resolver problemas difíceis, coletar e avaliar evidências e ser capaz de interpretar informações. Estes são os tipos de habilidades que os alunos aprendem por meio do estudo de Ciências, Tecnologia, Engenharias e Matemática, disciplinas conhecidas coletivamente como STEM (Science, Technology, Engineering and Math). O ensino das disciplinas de STEM é um dos mais valorizados globalmente e aquele que tem sido priorizado pelo sistema educacional brasileiro nos últimos anos. Como exemplo, pode-se citar o programa Ciência Sem Fronteiras, que objetiva promover o intercâmbio e a mobilidade internacional de estudantes das áreas de ciências, tecnologia e engenharias. De 2011 a 2016, 92.880 estudantes e pesquisadores brasileiros participaram do programa, desse total mais de 45 mil pertenciam ao campo da Engenharia e demais áreas tecnológicas (BRASIL, 2016). O principal foco do ensino nestas áreas do conhecimento é o desenvolvimento de competências, habilidades e conhecimentos relacionados à resolução de problemas, os quais são desenvolvidos por meio do aprendizado em sala de aula tradicional e em laboratório acadêmico.

Achumba et al. (2013) afirma que as atividades práticas em laboratório exercem um papel essencial nos cursos de graduação em engenharia e tecnologias. Essas atividades podem ser classificadas em três tipos: aulas práticas, pesquisa experimental e projetos (ACHUMBA et al., 2013). As aulas práticas, conhecidas simplesmente por “atividades de laboratório”, são elaboradas para aumentar o entendimento dos alunos quanto aos conceitos teóricos, integrando teoria e prática. Neste sentido, é consenso que o uso do laboratório possui uma função importante na consolidação dos conteúdos conceituais e procedimentais no processo de ensino e aprendizagem dos alunos (SÉRÉ et al., 2003; FEISEL & ROSA, 2005; LABURÚ, 2003; EDWARD, 2002; ALLIE et al., 2001; GIL & CASTRO, 1996; KIRSCHENER, 1992; SEBASTIA, 1987; HODSON, 1985; CARTER, 1980; MOREIRA, 1980; NEDELSKY, 1958 apud GRANDINI e GRANDINI, 2008). Em particular, no caso dos cursos que compõem as áreas de STEM, a vivência no laboratório é fundamental, uma vez que as aulas práticas propiciam ao aluno o manuseio de instrumentos, estimulando a compreensão de conceitos científicos, o desenvolvimento de habilidades práticas e de resolução de problemas, além da

compreensão da natureza da ciência.

O processo de aplicar a teoria à prática envolve diversas habilidades e competências, posto que os alunos estão envolvidos na concepção de problemas, formulação de hipóteses, desenho de experimentos, coleta e análise de dados sobre fenômenos científicos (BYBEE, 2000). Daniel (1999) destaca que o ensino laboratorial é um componente crítico para a estrutura curricular de cursos de nível superior em ciência e tecnologia. De forma equivalente, Hofstein e Lunetta (2004) afirmam que as atividades laboratoriais há muito tempo desempenham um papel distinto e central na educação científica e que inúmeros educadores (SCHWAB, 1962; HURD, 1969; LUNETTA & TAMIR, 1979 apud HOFSTEIN & LUNETTA, 2004) sugerem que muitos benefícios advêm do envolvimento dos alunos em atividades práticas em laboratório. Os autores mencionam que muitas pesquisas foram conduzidas para investigar a eficácia educativa das atividades práticas em laboratórios e que estes estudos (HOFSTEIN & LUNETTA 1982; BLOSSER, 1983; BRYCE E ROBERTSON 1985; TOBIN, 1990; HODSON, 1993; LAZAROWITZ E TAMIR, 1994; GARNET et al., 1995; LUNETTA, 1998 apud HOFSTEIN & LUNETTA, 2004) têm sido criticamente e extensivamente revistos na literatura.

O Quadro 11 ilustra os principais objetivos educacionais das atividades em laboratório segundo o modelo de educação laboratorial proposto por Elawady & Tolba (2009) em comparação aos objetivos educacionais propostos pela Accreditation Board for Engineering and Technology (ABET), órgão americano reconhecido como o líder mundial no controle de qualidade e estímulo à inovação nas ciências aplicadas, computação, engenharia e educação tecnológica para engenharia.

Portanto, considera-se o laboratório o espaço determinado para a execução de atividades práticas nas quais os alunos interagem com materiais e/ou modelos a fim de observar e entender o mundo natural (HOFSTEIN & LUNETTA, 2004). O gerenciamento de tais espaços deve ser planejado e conduzido adequadamente para que as atividades de ensino sejam realizadas de modo a compatibilizar a aprendizagem e a infraestrutura disponível apropriadamente. Quando bem efetivado, o ensino no ambiente laboratorial permite que os estudantes entendam as relações entre as teorias aprendidas em sala de aula e o trabalho prático executado no laboratório.

Quadro 11 – Objetivos educacionais das atividades de ensino em laboratórios

OBJETIVOS EDUCACIONAIS

DESCRIÇÃO OBJETIVOS PROPOSTOS PELA ABET Entendimento de conceitos Auxiliar os alunos a entenderem e

resolverem problemas

relacionados aos conceitos-chave ensinados em sala de aula.

Ilustrar conceitos e princípios.

Habilidade de design Ampliar a habilidade dos alunos de solução de problemas por meio do design de experimentos e processos.

Desenvolver habilidade de design e pesquisa.

Promover o entendimento da natureza da ciência (pensar cientificamente).

Habilidades sociais Aprender como desempenhar produtivamente atividades em grupo relacionadas ao campo da Engenharia.

Desenvolver habilidades sociais e outros comportamentos produtivos em equipe (comunicação, interação com o grupo, liderança).

Habilidades profissionais Transmitir aos alunos as habilidades técnicas que serão demandadas quando da prática da profissão.

Desenvolver habilidades técnicas/procedimentais.

Apresentar aos alunos a prática do ambiente profissional de cientistas e engenheiros.

Estimular a aplicação do conhecimento teórico à prática. Fonte: Adaptado de Elawady & Tolba (2009)

Sendo assim, alinhada com a missão de formar profissionais qualificados e dotados de habilidades técnicas, a gestão dos laboratórios deve ser sistemática e bem planejada a fim de garantir que seu funcionamento ocorra de forma eficiente e efetiva assim como as atividades de ensino desenvolvidas.

É importante ressaltar que a infraestrutura e instalações físicas onde ocorrem as aulas práticas também fazem parte da avaliação contínua dos cursos de ensino superior. Com efeito, o Conceito Preliminar de Curso (CPC), indicador de qualidade dos cursos de nível superior aferido pelo Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (INEP), é constituído de oito componentes, sendo um deles a nota referente à infraestrutura e instalações físicas. Para o cálculo deste componente, obtém-se a média das respostas dos itens referentes à infraestrutura e instalações físicas do questionário respondido por cada estudante de determinada unidade de observação, excluindo-se os itens com resposta Não sei responder/Não se aplica. Em seguida, calcula-se a média das notas do componente geradas para cada estudante da unidade de observação, obtendo-se, assim, a nota referente à infraestrutura e instalações físicas da unidade de observação, em sua forma bruta. Desta maneira, além do processo de ensino e aprendizagem, vários aspectos precisam ser considerados como o manuseio de equipamentos, a equipe de técnicos e colaboradores, a segurança, a operação e a manutenção dos laboratórios.