Ana Cristina
de Castro Torres
Desenvolvimento de courseware com orientação
CTS para o Ensino Básico
Ana Cristina
de Castro Torres
Desenvolvimento de courseware com orientação
CTS para o Ensino Básico
Dissertação apresentada à Universidade de Aveiro para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Doutor em Didática e Formação, realizada sob a orientação científica do Doutor Rui Marques Vieira, Professor Auxiliar do Departamento de Educação da Universidade de Aveiro.
Apoio financeiro da Fundação para a Ciência e Tecnologia no âmbito do QREN POPH Tipologia 4.1 -Formação Avançada, comparticipado pelo Fundo Social Europeu e por fundos nacionais do Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior.
Dedico este trabalho ao André, ao Pedro, ao Afonso e à Elisa, os “rebentos” de hoje e os “energizadores” de amanhã.
o júri
presidente Doutor Helmuth Robert Malonek
Professor Catedrático da Universidade de Aveiro
Doutora Nilza Maria Vilhena Nunes da Costa Professora Catedrática da Universidade de Aveiro
Doutora Maria Isabel Tavares Pinheiro Martins Professora Catedrática Aposentada da Universidade de Aveiro
Doutora Maria Isabel Seixas da Cunha Chagas
Professora Auxiliar do Instituto de Educação da Universidade de Lisboa
Doutor Vítor José Martins Oliveira
Professor Auxiliar da Escola de Ciências Sociais da Universidade de Évora
Doutor Francisco Alberto Marques Borges
Professor Auxiliar do Instituto de Educação da Universidade do Minho
Doutor Rui Marques Vieira
agradecimentos No final deste percurso para a conclusão de um estudo de doutoramento, posso dizer que me senti abençoada por contactar de diversas formas e em variados contextos com pessoas que contribuíram com as suas visões e experiências para melhorar a qualidade deste trabalho. Mas sobretudo porque me proporcionaram apoio, incentivo e aprendizagens de grande valor que sempre guardarei com especial gratidão. Em particular,
Ao meu orientador, o Doutor Rui Marques Vieira,
por confiar nas minhas capacidades e incentivar-me a embarcar nesta jornada com ele, deixando-me sempre caminhar pelo meu próprio pé, mas estando sempre presente, sem exceção, para me guiar pelos melhores caminhos, por vezes com algum sacrifício pessoal no meio das inúmeras solicitações a que tem vindo a estar sujeito. Pelas respostas breves, sábias, rigorosas e estimuladoras de pesquisas e reflexões, por ouvir, discutir e aceitar pacientemente, as decisões mais acertadas e também as menos acertadas, enfim, pela sua orientação revestida de um imenso incentivo e amizade.
Ao Pedro,
pelo apoio incondicional, ajuda, compreensão ou apenas por “estar lá” nos momentos mais difíceis em que a ansiedade apertava. Por todo o amor concedido e sentido.
À minha família,
pelo apoio ao longo deste percurso, concedido pelos meus pais, pelos meus irmãos e cunhadas. Pelos momentos de brincadeira e de ternura que os meus sobrinhos me proporcionaram, que muitas vezes me deram inspiração e força, bem como esperança num futuro melhor.
À Doutora Isabel Martins,
por me ter “adotado” na sua família profissional acolhendo-me no CIDTFF e confiando nas minhas capacidades e força de vontade. E, sobretudo, por mais tarde ter confiado no projeto energiza.te e lhe ter permitido “ter pernas para andar”, com o seu apoio institucional e sábios conselhos.
Aos professores que colaboraram no estudo de caso: Alice, Bruno e Clara (pseudónimos),
pela disponibilidade e coragem em deixar entrar a “intrusa” no seu espaço de trabalho. Por me terem permitido conhecer as suas perspetivas, visões, experiências e inseguranças. E, sobretudo, pese embora as suas grandes diferenças, por me terem proporcionado uma compreensão mais ampla sobre o que é estar na sala de aula do 1º CEB.
Aos restantes professores que participaram no programa de formação,
pelas discussões, partilhas e análises críticas conjuntas e por me terem ajudado a construir algumas das minhas competências de formadora.
À Doutora Arminda Pedrosa, ao Doutor António Moreira, ao Doutor Mário Talaia, ao Doutor Fernando Costa, à Doutora Patrícia Sá, à professora Isabel Almeida, à professora Sandra Magalhães, à engenheira Ana Rita Antunes e à engenheira Ana Filipa Alves,
pelos conselhos sábios que permitiram a melhoria da qualidade do projeto energiza.te e às aprendizagens que me proporcionaram.
Novamente à Doutora Patrícia Sá, professora Isabel Almeida e, ainda, ao professor Nuno Gonçalves,
por terem enriquecido com os seus trabalhos e as suas experiências as sessões do programa de formação.
Novamente à Doutora Arminda Pedrosa,
pelas conversas memoráveis, revestidas de análises críticas e ricamente fundamentadas e pelas experiências formativas nas quais me deu oportunidade de participar através do projeto Climántica.
Aos colaboradores da Mental Factory: Doutor Pedro Almeida (consultor técnico da UA), Pedro Monteiro (programação) e Susanne Silva (grafismo),
por todo o trabalho no projeto energiza.te, pelo esforço, dedicação e resposta às minhas solicitações que deve ser elogiado, e revestido de esperança numa continuidade de projetos com reflexos na educação.
À UATEC, representada pelo Doutor José Paulo Raínho e Doutora Ana Rita Remígio,
pelo apoio logístico e institucional que têm vindo a conceder ao projeto energiza.te, de modo a permitir a sua continuidade.
À Sara, à Sofia, à Belinda, à Patrícia, à Maria
colegas e sempre amigas que partilharam comigo indispensáveis momentos de desabafo, riso, choro, partilha de opiniões, de leituras e outras orientações, enfim, a tão essencial amizade que tornou esta jornada muito menos solitária.
E a muitos outros colegas e amigos que, mesmo não estando aqui mencionados, sabem bem o quão importante foi o seu contributo e incentivo em vários momentos deste percurso.
palavras-chave Educação Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS); Courseware didático; Práticas pedagógico-didáticas; Ensino Básico; Formação de professores.
resumo As orientações curriculares do Ensino Básico português recomendam um ensino balizado no movimento Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS). Face à insuficiência de recursos didáticos e de formação de professores que respondam a estas orientações, desenvolveu-se um courseware didático intitulado energiza.te® para alunos do 1.º e 2.º Ciclos do Ensino Básico (CEB), num processo guiado pela questão de investigação “Quais os contributos do processo de desenvolvimento de um courseware didático e de um programa de formação contínua para a promoção de práticas pedagógico-didáticas de orientação CTS por professores do Ensino Básico?”, e pelos objetivos (1) Conceber, produzir, implementar e avaliar um courseware didático balizado num quadro teórico de Educação CTS; (2) Conceber, produzir, implementar e avaliar um programa de formação de professores do Ensino Básico com vista à sua preparação didática para a implementação do courseware didático; (3) Avaliar os contributos do programa de formação e da implementação do courseware didático para a dinamização de práticas pedagógico-didáticas de orientação CTS por professores do Ensino Básico. Para cumprir os objetivos 1 e 2, (i) concebeu-se o courseware com base num referencial sobre ensino CTS nos primeiros anos de escolaridade, (ii) produziu-se o protótipo do courseware com a colaboração de uma empresa e com base na avaliação de um painel de peritos, (iii) desenvolveu-se um programa de formação (PF) contínua de professores promotor de uma Educação CTS, que foi implementado com professores de ciências do Ensino Básico, (iv) implementaram-se atividades do courseware no âmbito do PF, (v) avaliou-se o courseware através de um estudo de caso com a colaboração de 3 professores do 1.ºCEB que participaram no PF.
Para cumprir o objetivo 3, organizou-se um estudo de caso de natureza qualitativa onde se recolheram dados por inquérito, análise documental e observação de aulas e se procedeu a uma análise de conteúdo com base nas dimensões de um instrumento de caracterização de práticas pedagógico-didáticas de orientação CTS. Dois dos três professores evidenciaram práticas pedagógico-didáticas de orientação CTS de acordo com algumas das dimensões de análise previstas, como resultado da sua participação no programa de formação e da implementação de atividades do courseware energiza.te®.
Considera-se que este processo se configurou numa intervenção que impulsionou a Educação CTS no Ensino Básico através do desenvolvimento de um recurso didático fundamentado e de um programa de formação que promoveram inovações nas práticas pedagógico-didáticas dos professores.
keywords Science-Technology-Society (STS) Education; Courseware; Pedagogic and didactic classroom practices; Primary Teaching; Teacher Education.
abstract The curricular standards for Portuguese Primary Teaching recommend practices according to the Science-Technology-Society (STS) movement. Due to the shortage of appropriate curriculum materials and in-service teacher education programs to accomplish these recommendations, a courseware entitled energiza.te® was developed for students of the 1st and 2nd cycles of compulsory Portuguese education (primary school). This process was guided by the research question “What can the contributions of the development process of a courseware and of a teacher education programme be to the promotion of pedagogic and didactic classroom practices with an STS orientation by primary teachers?”. Its objectives were (1) to design, produce, implement and assess a didactic courseware for STS Education; (2) to design, produce, implement and assess an in-service teacher education programme intended to prepare primary teachers to implement the courseware’s activities; (3) to assess the contributions of both teacher education programme and implementation of the courseware’s activities in primary teachers’ STS oriented classroom practices.
To accomplish the first and second objectives, (i) a courseware based on recommendations for STS teaching in primary school years was designed, (ii) a prototype of the courseware was produced with the collaboration of a specialized company and after the evaluation of a group of consulted experts, (iii) an in-service teacher education programme promoter of STS education was developed and later implemented with science and primary teachers, (iv) activities of the courseware were implemented in the context of the teacher education programme, (iv) the courseware was evaluated through a case study with three primary teachers that attended the education programme. To accomplish the third objective, a qualitative case study was organized in which data was collected by survey, documental analysis and classroom observation. This data was analysed by a content analysis technique applying an instrument of description of pedagogic and didactic classroom practices with an STS orientation. Two of the three teachers showed pedagogic and didactic classroom practices with an STS orientation in some of the analysed dimensions, in result of the implementation of activities of the courseware. This development process can be viewed as an intervention that stimulated STS teaching in primary school through the development of appropriated curriculum materials and an in-service teacher education programme that led to innovations in teachers’ pedagogic and didactic classroom practices.
índice geral
Quadros, Tabelas e Figuras ... xiii
Acrónimos e Abreviaturas ... xvi
Capítulo 1 – INTRODUÇÃO – Dos problemas da Educação em Ciências à importância do estudo ... 1
1.1 Problemas e desafios da Educação em Ciências ... 2
1.2 Enquadramento do estudo ... 11
1.2.1 Tendências da investigação em Didática das Ciências ... 11
1.2.2 Questão de investigação e objetivos ... 17
1.2.3 Importância do estudo ... 19
1.2.4 Organização geral da tese ... 20
Capítulo 2 – REVISÃO DE LITERATURA – Dos fundamentos didáticos às práticas da Educação CTS ... 23
Introdução ... 24
2.1 Fundamentos da Educação CTS ... 24
2.1.1 Perspetivas sobre Ciência e inter-relações com Tecnologia e Sociedade ... 24
2.1.2 Perspetivas sobre a Aprendizagem ... 31
2.1.3 Perspetivas sobre o Ensino ... 35
2.1.4 Natureza e propósitos da Educação CTS ... 43
2.1.5 Potencialidades, críticas, dificuldades e limitações ... 46
2.2 Operacionalização da Educação CTS no Ensino Básico ... 53
2.2.1 Abordagens, conteúdos, sequências de ensino e estruturas curriculares ... 53
2.2.2 O caso do currículo português do Ensino Básico ... 59
2.2.3 Estratégias e recursos ... 61
2.2.4 Potencialidades do recurso a centros de Ciência ... 68
2.2.5 Potencialidades do recurso às TIC ... 80
2.2.6 Conceções dos professores ... 86
2.2.7 Práticas dos professores ... 97
2.3 Formação de professores para a Educação CTS ... 101
2.3.1 Referenciais teóricos da formação contínua ... 102
Capítulo 3 – DESENVOLVIMENTO DO COURSEWARE DIDÁTICO energiza.te®
– Da ideia ao protótipo de um courseware didático ... 115
Introdução ... 116
3.1 Enquadramento metodológico do desenvolvimento do courseware didático ... 116
3.2 Conceção ... 119
3.2.1 Seleção do tema ... 119
3.2.2 Definição das linhas didáticas orientadoras de atividades para uma Educação CTS ... 120
3.2.3 Seleção da abordagem CTS a assumir ... 121
3.2.4 Enquadramento conceptual ... 122
3.2.5 Enquadramento curricular ... 123
3.2.6 Pesquisa e análise de courseware didático e outro software educativo sobre o tema ... 127
3.2.7 Construção do guião do software ... 130
3.3 Produção ... 132
3.3.1 Produção do protótipo ... 132
3.3.2 Produção dos registos para os alunos e das orientações para os professores ... 133
3.3.3 Sumário das atividades do courseware energiza.te® ... 134
3.4 Implementação no âmbito de um programa de formação ... 140
3.4.1 Conceção do programa de formação ... 140
3.4.2 Produção e implementação do programa de formação ... 149
3.4.3 Implementação do courseware energiza.te® no âmbito do programa de formação ... 157
3.4.4 Avaliação dos professores-formandos e do programa de formação ... 159
3.5 Avaliação ... 161
3.5.1 Avaliação externa ... 162
3.5.2 Avaliação interna ... 165
3.5.3 Avaliação em contexto ... 166
Capítulo 4 – ESTUDO DE CASO – Da implementação do courseware energiza.te® às práticas dos professores ... 171
Introdução ... 172
4.1 Enquadramento metodológico do estudo de caso ... 172
4.2 Professores colaboradores ... 178
4.3 Recolha de dados ... 186
4.3.1 Questionário “Perspetivas acerca de Ciência, Tecnologia e Sociedade” ... 186
4.3.2 Questionário de avaliação do programa de formação ... 190
4.3.3 Guião de entrevista ... 192
4.3.4 Diário de investigação e transcrições ... 196
4.3.5 Reflexões e relatórios dos professores ... 198
4.4 Tratamento e análise de dados ... 199
4.4.1 Instrumento de caracterização de práticas pedagógico-didáticas ... 199
Capítulo 5 – RESULTADOS
– Das conceções aos contributos da implementação do courseware energiza.te® para as práticas ... 205
Introdução ... 206
5.1 Avaliação do programa de formação ... 206
5.2 Professora A (Alice) ... 209
5.2.1 Conceções CTS ... 209
5.2.2 Perspetivas iniciais sobre as suas práticas ... 216
5.2.3 Práticas pedagógico-didáticas durante a implementação das atividades ... 224
5.2.4 Avaliação de contributos do programa de formação ... 249
5.3 Professor B (Bruno) ... 252
5.3.1 Conceções CTS ... 252
5.3.2 Perspetivas iniciais sobre as suas práticas ... 259
5.3.3 Práticas pedagógico-didáticas durante a implementação das atividades ... 264
5.3.4 Avaliação de contributos do programa de formação ... 278
5.4 Professora C (Clara) ... 281
5.4.1 Conceções CTS ... 281
5.4.2 Perspetivas iniciais sobre as suas práticas ... 285
5.4.3 Práticas pedagógico-didáticas durante a implementação das atividades ... 288
5.4.4 Avaliação de contributos do programa de formação ... 300
5.5 Síntese comparativa ... 303
Capítulo 6 – CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS – Dos contributos do estudo para as práticas dos professores aos seus contributos para a investigação em Educação ... 309
Introdução ... 310
6.1 Síntese das principais conclusões ... 310
6.2 Limitações do estudo ... 325
6.3 Implicações do estudo ... 328
6.3 Sugestões para futuras investigações ... 334
Referências ... 337
Lista de Apêndices (em CD-ROM) ... 338
Referências bibliográficas ... 339
Legislação consultada ... 366
Apêndices (em CD-ROM) ... 369
APÊNDICE A - Courseware didático energiza.te® – projeto submetido a avaliação ... 370
APÊNDICE B - Formulário para a proposta de registo de direitos de autor do projeto do courseware energiza.te® ... 493
APÊNDICE C - Formulário para a proposta de registo de marca do projeto do courseware energiza.te® ... 497
APÊNDICE D - Courseware didático energiza.te® – projeto reformulado após avaliação ... 501
APÊNDICE E - Courseware didático energiza.te® - exemplos de ecrãs do protótipo do software ... 606
APÊNDICE F - Courseware didático energiza.te® - registos para os alunos ... 617
APÊNDICE G - Courseware didático energiza.te® - orientações para o professor ... 659
APÊNDICE H - Formulário de requerimento da acreditação do programa de formação “A Educação Ciência-Tecnologia-Sociedade no Ensino Básico através de um courseware didáctico” (modelo AAC2 do CCPFC) ... 737
APÊNDICE I - Formulário de apresentação do programa de formação “A Educação Ciência-Tecnologia-Sociedade no Ensino Básico através de um courseware didáctico” (modelo An2-B do CCPFC) ... 742
APÊNDICE J - Recursos materiais utilizados no PF “A Educação Ciência-Tecnologia-Sociedade no Ensino Básico através de um courseware didáctico” ... 748
APÊNDICE K - Questionário orientador da avaliação do documento integrador do projeto do courseware didático energiza.te® por parte do painel de peritos ... 866
APÊNDICE L - Guião da entrevista realizada aos professores colaboradores ... 871
Anexos (em CD-ROM)
ANEXO 1... Relatório de atividades da oficina “Educação Ciência-Tecnologia-Sociedade nos primeiros anos de escolaridade com recurso a um courseware didáctico” dinamizada no colóquio “Investigação e Prática: interacções e debates” ANEXO 2... Relatório de atividades da oficina “Articulação entre contextos de educação formal e não-formal em Ciências e
formação de professores para a sustentabilidade” dinamizada no Fórum GPS – Educação e Formação ANEXO 3... Acordo de confidencialidade sobre o conteúdo do projeto do courseware didático energiza.te®
ANEXO 4... Certificado de acreditação do programa de formação “A Educação Ciência-Tecnologia-Sociedade no Ensino Básico através de um courseware didáctico”
ANEXO 5... Relatório da entrevista a Ana Rita Antunes e Ana Filipa Alves, coordenadoras do projeto ECOCASA da Quercus ANEXO 6... Quadro síntese das alterações propostas pelos peritos ao documento integrador do projeto do courseware
didático energiza.te® com referência a alterações efetuadas ANEXO 7... Termo de consentimento dos professores colaboradores do estudo
ANEXO 8... Questionário “Perspectivas acerca da Ciência, Tecnologia e Sociedade” adaptado de Canavarro (1996), adaptação portuguesa (versão abreviada) do questionário VOSTS Form CDN, mc. 5 (Aikenhead, Ryan, Fleming, 1989)
ANEXO 9... Questionário de avaliação do programa de formação preenchido pelos professores formandos que colaboraram no estudo de caso, adaptado da versão de Vieira (2003), por sua vez adaptado de Tenreiro-Vieira (1999) ANEXO 10... Questionário de avaliação do programa de formação preenchido pelos professores formandos que não
colaboraram no estudo de caso – versão simplificada do questionário de avaliação do programa de formação do Anexo 9
ANEXO 11... Convenções adaptadas de Martins (1989) e utilizadas na transcrição das gravações áudio das entrevistas e das aulas observadas de cada um dos professores colaboradores
ANEXO 12... Transcrições das gravações áudio das entrevistas a cada um dos professores colaboradores
ANEXO 13... Transcrições das gravações áudio das aulas de implementação de atividades do courseware energiza.te® que foram observadas para cada um dos professores
ANEXO 14... Diário de investigação com registos reflexivos das aulas observadas dos professores colaboradores ANEXO 15... Instrumento de caracterização das práticas pedagógico-didáticas de orientação CTS dos professores
quadros, tabelas e figuras
QuadrosCapítulo 2
Quadro 2.1 - Síntese de aspetos da Ciência segundo as visões contemporâneas racionalista, hipotético-dedutiva,
externalista, humanista e contextualizada ... 25
Quadro 2.2 - Síntese de características da Tecnologia em comparação com características da Ciência ... 27
Quadro 2.3 - Modelos de relações Ciência-Tecnologia ... 28
Quadro 2.4 - Exemplos de interações entre o sistema Ciência-Tecnologia e a Sociedade ... 30
Quadro 2.5 - Principais atributos das perspetivas de ensino ... 42
Quadro 2.6 - Categorias de currículos CTS ... 58
Quadro 2.7 - Modelo de utilização dos museus com fins educativos ... 76
Quadro 2.8 - Conceções ingénuas sobre Ciência comuns entre os professores ... 89
Quadro 2.9 - Conceções ingénuas sobre Tecnologia comuns entre os professores ... 93
Capítulo 3 Quadro 3.1 – Enquadramento curricular das atividades do courseware energiza.te® nos documentos curriculares oficiais... 126
Quadro 3.2 - Apresentação e análise de alguns recursos digitais sobre o tema dos recursos e eficiência energética 128 Quadro 3.3 - Descrição sumária das atividades do nível de exploração “Energia em Casa” ... 134
Quadro 3.4 - Descrição sumária das atividades do nível de exploração “Energia na Escola” ... 139
Quadro 3.5 – Sumário das atividades desenvolvidas no PF por fase e sessão de formação ... 152
Quadro 3.6 - Síntese das atividades do courseware energiza.te® implementadas pelos professores-formandos no seu trabalho autónomo... 158
Quadro 3.7 - Síntese de aspetos positivos e a melhorar nas atividades do courseware energiza.te® decorrentes de reflexões dos professores-formandos sobre a implementação das atividades ... 167
Capítulo 4 Quadro 4.1 - Constituição da versão portuguesa abreviada do VOSTS ... 188
Quadro 4.2 - Esquema de categorizações das opções de resposta da versão abreviada portuguesa de 19 itens do VOSTS ... 189
Quadro 4.3 - Tópicos previstos no guião da entrevista aos professores por objetivo traçado ... 194
Quadro 4.4 - Síntese dos procedimentos específicos por etapa da análise de conteúdo ... 203
Tabelas Capítulo 5 Tabela 5.1 - Síntese dos principais aspetos positivos do PF referidos pelos professores-formandos. ... 207
Tabela 5.2 - Síntese dos aspetos a melhorar no PF referidos pelos professores-formandos ... 208
Tabela 5.3 - Categorias de resposta da professora A aos itens do questionário adaptado do VOSTS ... 209
Tabela 5.4 - Fontes de dados relativas às aulas de implementação de atividades do courseware energiza.te® pela professora A ... 225
Tabela 5.5 - Episódios relevantes da implementação do conjunto de atividades “Diário energético” pela professora A, com menção dos indicadores de orientação CTS presentes nas respetivas dimensões de análise ... 226
Tabela 5.6 - Episódios relevantes da implementação do conjunto de atividades “Que aparelhos utilizam mais
electricidade em casa?” pela professora A, com menção dos indicadores de orientação CTS presentes nas respetivas dimensões de análise ... 229 Tabela 5.7 - Episódios relevantes da implementação da atividade “Como escolher um electrodoméstico?” pela
professora A, com menção dos indicadores de orientação CTS presentes nas respetivas dimensões de análise ... 234 Tabela 5.8 - Episódios relevantes da implementação do conjunto de atividades “Investigando… uma lanterna” pela
professora A, com menção dos indicadores de orientação CTS presentes nas respetivas dimensões de análise ... 237 Tabela 5.9 - Episódios relevantes da implementação da atividade “Como escolher uma lâmpada?” pela professora A,
com menção dos indicadores de orientação CTS presentes nas respetivas dimensões de análise ... 239 Tabela 5.10 - Episódios relevantes da implementação do conjunto de atividades “Energia em movimento… no
Jardim da Ciência” pela professora A, com menção dos indicadores de orientação CTS presentes nas respetivas dimensões de análise ... 243 Tabela 5.11 - Aspetos a manter e a melhorar no PF mencionados pela professora A no questionário de avaliação .. 250 Tabela 5.12 - Perspetivas da professora A sobre a utilidade do PF ... 251 Tabela 5.13 - Categorias de resposta do professor B aos itens do questionário adaptado do VOSTS ... 253 Tabela 5.14 - Fontes de dados relativas às aulas de implementação de atividades do courseware energiza.te® pelo
professor B ... 264 Tabela 5.15 - Episódios relevantes da implementação do conjunto de atividades “Investigando… uma lanterna” pelo
professor B, com menção dos indicadores de orientação CTS presentes nas respetivas dimensões de análise ... 266 Tabela 5.16 - Episódios relevantes da implementação do conjunto de atividades “Energia em movimento… no Jardim
da Ciência” pelo professor B, com menção dos indicadores de orientação CTS presentes nas respetivas dimensões de análise ... 272 Tabela 5.17 - Aspetos a manter e a melhorar no PF mencionados pelo professor B no questionário de avaliação .... 279 Tabela 5.18 - Perspetivas do professor B sobre a utilidade do PF ... 280 Tabela 5.19 - Categorias de resposta da professora C aos itens do questionário adaptado do VOSTS ... 281 Tabela 5.20 - Fontes de dados relativas às aulas de implementação de atividades do courseware energiza.te® pela
professora C ... 289 Tabela 5.21 - Aspetos a manter e a melhorar no PF mencionados pela professora C no questionário de avaliação .. 301 Tabela 5.22 - Perspetivas da professora C sobre a utilidade do PF ... 302 Tabela 5.23 - Síntese comparativa do perfil inicial de conceções CTS e perspetivas dos professores sobre as práticas.303 Tabela 5.24 - Síntese comparativa dos indicadores de orientação CTS detectados nas práticas
pedagógico-didáticas dos professores durante a implementação das atividades do courseware energiza.te® ... 304 Tabela 5.25 - Síntese das perspetivas finais dos professores A, B e C sobre os contributos do PF para as suas
práticas ... 307
Figuras
Capítulo 1
Figura 1.1 - Organização geral do estudo ... 18 Capítulo 2
Figura 2.1 - Comparação entre duas propostas para ajudar a delinear uma sequência de ensino CTS ... 56 Capítulo 3
Figura 3.1 - Síntese das principais fases de desenvolvimento do courseware energiza.te® ... 118 Figura 3.2 - Exemplos de ecrãs do nível de exploração “Energia em casa” no protótipo do software ... 138
Figura 3.3 - Exemplos de ecrãs do nível de exploração “Energia na Escola” no protótipo do software ... 140 Figura 3.4 - Rede conceptual de relações entre referenciais teóricos que enquadram o PF ... 143 Capítulo 4
Figura 4.1 - Síntese das principais fases do estudo de caso ... 177 Figura 4.2 - Esquema das categorias com as respetivas dimensões de análise consideradas no “Instrumento de
caracterização das práticas pedagógico-didáticas de orientação CTS” ... 200 Capítulo 5
Figura 5.1 - Versão modificada pela professora C do registo proposto para a atividade “Diário energético” ... 290 Figura 5.2 - Excerto da reflexão crítica da professora C onde descreve a implementação das atividades na primeira
sessão observada ... 291 Figura 5.3 - Excerto da reflexão crítica da professora C onde descreve a implementação de parte da atividade
do “Diário energético” na segunda sessão observada ... 293 Figura 5.4 - Excerto da reflexão crítica da professora C onde descreve a implementação da segunda parte da
atividade do “Diário energético” na segunda sessão observada... 293 Figura 5.5 - Versão modificada pela professora C do registo proposto para a atividade “Que aparelhos utilizam
mais electricidade em casa?” ... 295 Figura 5.6 - Excerto da reflexão crítica da professora C onde descreve a implementação da segunda parte da
acrónimos e abreviaturas
Acron./Abrev. Designação
AAAS American Association for the Advancement of Science (EUA)
ASE Association for Science Education (Grã-Bretanha)
CCPFC Conselho Científico-Pedagógico da Formação Contínua CEB Ciclo de Ensino Básico (Portugal)
CFN Ciências Físicas e Naturais
CIDTFF Centro de Investigação Didáctica e Tecnologia na Formação de Formadores (Universidade de Aveiro)
cit. citado (a) ou citados (as) por
COCTS Cuestionario de Opiniones sobre Ciencia, Tecnología y Sociedad (Vázquez-Alonso, Acevedo-Díaz, Manassero-Mas, 2001)
CNEB Currículo Nacional do Ensino Básico (Portugal) CTS Ciência-Tecnologia-Sociedade CTSA ou CTS-A Ciência-Tecnologia-Sociedade-Ambiente
CTS/PC Ciência-Tecnologia-Sociedade e Pensamento crítico
DDTE ou DE Departamento de Didáctica e Tecnologia Educativa e atual Departamento de Educação da Universidade de Aveiro
DEB Departamento de Educação Básica (Ministério da Educação, Portugal)
DGIDC Direcção Geral de Inovação e Desenvolvimento Curricular (Ministério da Educação, Portugal) DL Decreto-Lei
EASST European Association for the Study of Science and Technology (organização europeia com sede na Grã-Bretanha)
EDS Educação para o Desenvolvimento Sustentável EEA Estratégias de ensino e aprendizagem
ESERA European Science Education Research Association (organização europeia com sede móvel consoante o comité executivo)
ET Educação Tecnológica
GEPE Gabinete de Estatísticas e Planeamento da Educação (Ministério de Educação, Portugal) GREM Groupe de recherche sur léducation et les Musées (Universidad de Québec, Montreal, Canadá) ICOM International Council of Museums (UNESCO)
ICSU International Council for Science (UNESCO) IGAC Inspecção-Geral das Actividades Culturais (Portugal) INPI Instituto Nacional da Propriedade Industrial (Portugal)
IOS Issue-Oriented-Science
IOSTE International Organization of Science and Technology Education (organização internacional com sede no Canadá)
JC Jardim da Ciência (CIDTFF-Universidade de Aveiro) LBSE Lei de Bases do Sistema Educativo
LEduC Laboratório Aberto de Educação em Ciências (CIDTFF-Universidade de Aveiro) ME Ministério da Educação (Portugal)
NRC National Research Council (EUA)
NSTA National Science Teachers Association (EUA) OCT Observatório das Ciências e das Tecnologias (extinto)
OCDE / OECD Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico / Organisation for Economic Co-operation and Development
OEI Organización de Estados Iberoamericanos (Ibero-americana)
ONU Organização das Nações Unidas
PF Programa de Formação
PFPEEC Programa de Formação de Professores do 1.ºCEB em Ensino Experimental das Ciências (Portugal, 2006-2010)
PISA Programme for International Student Assessment (2000, 2003, 2006, 2009)
por ex por exemplo
RJFCP Regime Jurídico da Formação Contínua de Professores
ROSE The Relevance of Science Education (projeto internacional coordenado pelo norueguês Svein Sjøberg desde 2004)
s/p sem página
SISCON Science In a Social CONtext (projecto ASE)
SSI Socio-scientific Issues
TIC Tecnologias da Informação e Comunicação
TIMSS Third International Mathematics and Science Study (1995), que passou posteriormente a Trends in International Mathematics and Science Study (1999, 2003, 2007, 2008, 2011)
UA Universidade de Aveiro
UATEC Unidade de Transferência de Tecnologia da Universidade de Aveiro UNDESA United Nations Department of Economic and Social
UNDP United Nations Development Programme
VNOS Views of Nature of Science Questionnaire (Lederman, Abd-El-Khalick, Bell, Schwartz, 2002) VOSE Views on Science and Education Questionnaire (Chen, 2006)
VOSTS Views on Science-Technology-Society (Aikenhead, Ryan e Fleming, 1989) WCED World Commission on Environment and Development
Capítulo 1
INTRODUÇÃO
1.1 Problemas e desafios da Educação em Ciências
Desde tempos remotos na história da civilização que as pressões humanas sobre o planeta têm tido episódios com impactes mais ou menos duradouros. Desde a Revolução Industrial, a Ciência e a Tecnologia avançaram rapidamente, com algum entusiasmo ingénuo e reduzida perceção dos impactes nos ecossistemas de novos produtos provenientesde áreas como, por exemplo, a agropecuária, a energia e o armamento. Mas na segunda metade do século XX assistiu-se a uma crescente atenção aos perigos da Ciência e da Tecnologia, associada a uma renovação das visões da natureza das próprias Ciência e Tecnologia e, ainda, a uma nova perceção dos problemas planetários (Bazzo, von Linsingen e Pereira, 2003; Bybee, 1991; Gil-Pérez, Sifredo, Valdés e Vilches, 2005). Para tal, contribuíram pensamentos de domínios como a Física – por exemplo, Charles Snow (1959) -, a História, Filosofia e Sociologia da Ciência – por ex., Thomas Kuhn (1962) – e a Ecologia – por ex., Rachel Carson (1962). As reflexões desta última autora acerca das interações entre o ser humano e o ambiente determinaram as primeiras mobilizações, ao longo da década de 1960, de grupos de cidadãos não cientistas (os primeiros grupos ecologistas) contra alguns avanços da Ciência e da Tecnologia. Também se iniciaram debates públicos sobre a importância do conhecimento da natureza da Ciência e atividade científica por parte dos cidadãos e, sobretudo, despertaram-se grupos sociais para a importância da compreensão das inter-relações Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS). Daí alguns autores (por ex., Bazzo, von Linsingen e Pereira, 2003; Gil-Pérez, Sifredo, Valdés e Vilches, 2005) terem reconhecido, aqui, as origens de movimentos como o da Educação para o Desenvolvimento Sustentável, educação para a Literacia Científica e educação CTS.
As mobilizações iniciadas na década de 1960, aliadas à proliferação tecnológica de meios de informação e comunicação, alargaram a perceção das pressões humanas sobre o planeta e dos seus contrastes. Como consequência, várias organizações e grupos internacionais apelaram à transição de uma visão local para global, de uma visão individual para social e, ainda, de perspetivas científicas sobre a situação planetária para políticas globais. Alguns exemplos emblemáticos foram os apelos da World Commission on Environment and Development das Nações Unidas (WCED-UN, 1987) e iniciativas como a Conferência das Nações Unidas sobre o Meio
Ambiente e Desenvolvimento ou 1ª Cimeira da Terra (Rio de Janeiro, 1992) e subsequentes
cimeiras, bem como a Conferência Mundial sobre a Ciência (Budapeste, 1999). Além disso, os vários relatórios do desenvolvimento humano promovidos pela United Nations Development
Programme (desde 1990), vieram descrever o agravamento dos problemas ambientais e seus
efeitos no equilíbrio dos ecossistemas e do ser humano, naquilo que Rodger Bybee (1991) denominou de “Crise Planetária”, ao afirmar que «we should educate students in ways of ameliorating the planetary crisis. The imperative to survive justifies teaching about our place in natural systems and it obligates us to act in ways that ensure sustainable growth» (p. 146).
Desde então, tem vindo a ser reclamada uma ação decidida de todas as esferas sociais que potencie o “Desenvolvimento Sustentável” da Humanidade, «a development that meets the needs of
the present generation without compromising the ability of future generations to meet their own needs» (WCED-UN, 1987). Este apelo tem sido reafirmado em publicações de referência como a Agenda 21 (UNDESA, 1992), a Carta da Terra e a Declaração do Milénio das Nações Unidas (ONU,
2000), que proporcionaram «a todos los habitantes del planeta la “hoja de ruta” para conseguir –
mitigando o evitando nuevos desastres, nuevos desgarros en el medio ambiente – una Tierra habitable para las generaciones venideras, nuestro compromiso supremo» (Mayor-Zaragoza, 2010,
p. 173). No seguimento destas recomendações, a UNESCO proclamou a década de 2005-2014 como “Década da Educação para o Desenvolvimento Sustentável” e determinou que a mesma «seeks to integrate the principles, values, and practices of sustainable development into all aspects
of education and learning, in order to address the social, economic, cultural and environmental problems we face in the 21st century»1.
Mas tem sido apontada uma atenção insuficiente da Educação em Ciências (professores, manuais escolares e revistas científicas) à perceção da situação planetária (Edwards, Gil-Pérez, Vilches e Praia, 2004). Neste quadro, autores como Martins (2002a, 2005, 2010), Edwards, Gil-Pérez, Vilches e Praia (2004), Mayor-Zaragoza (2010) e Pedrosa (2010), tentaram, por um lado, reorientar posições e comportamentos individuais que, juntos, exercem um impacte global e, por outro, alertar os educadores em ciências para a importância do seu contributo para o desenvolvimento sustentável. A meta educativa que Mayor-Zaragoza (2010) destacou de “generar
actitudes y comportamientos muy distintos a los actuales” (p. 176) implicando cidadãos nas tomadas
de decisão sociais, encontra semelhanças nas metas do movimento CTS. E, de facto, eventos como o V Seminário Ibérico Ciência-Tecnologia-Sociedade no Ensino das Ciências (I Ibero-americano, Aveiro, 2008) e o XIII International Organization of Science and Technology Education (IOSTE)
Symposium (Izmir, 2008) e, ainda, números especiais de publicações como a Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias (2010), foram marcados por apelos ao ensino CTS como
inovação para a promoção de uma Educação para o Desenvolvimento Sustentável (EDS) (por ex., Paixão, Centeno, Quina, Marques e Clemente, 2010).
As mobilizações da década de 1960 levaram a que universidades norte-americanas, britânicas, canadianas e holandesas começassem a incluir formação sobre questões implicadas nas inter-relações Ciência-Sociedade e a reivindicar uma consciencialização e controlo social das inovações científicas e tecnológicas. Surgiram projetos, inicialmente limitados ao ensino superior (por ex.: “Science – a Way of Knowing” em 1975) e alargados, depois, ao ensino secundário (por ex.: SISCON – “Science In a Social CONtext” em 1983). Já em 1971, Jim Gallagher propôs uma nova meta para a ciência escolar, nos seguintes termos: «[f]or future citizens in a democratic
society, understanding the interrelationships of science, technology and society may be as important as understanding the concepts and processes of science» (p. 337 cit. por Aikenhead, 2003, p. 60).
O slogan Science, Technology, and Society, entretanto instalado entre o ensino universitário (Aikenhead, 2003; Solomon, 2001), foi repetido em publicações emblemáticas de Hurd (1975), Spiegal-Rosing e Price (1977), Ziman (1980), em periódicos como o Bulletin of Science, Technology
& Society (iniciado em 1981) e no segundo simpósio da IOSTE (1982), onde o denominador comum
foi a necessidade de reformas da educação em ciências onde a Ciência surgisse socialmente contextualizada e, ainda, o consenso em uniformizar a nomenclatura desta inovação como movimento CTS (Aikenhead, 2003).
Não admira, assim, que as reformas curriculares do ensino das ciências iniciadas na década de 1980 respondessem às recomendações referidas integrando a perspetiva CTS numa finalidade renovada do ensino das ciências. Um exemplo foi a reforma levada a cabo pela National
Science Teachers Association (NSTA) que, em 1982, propôs como finalidade do ensino das
ciências: «to develop scientifically literate individuals who understand how science, technology, and
society influence one another and who are able to use this knowledge in their everyday decision-making» (cit. por DeBoer, 2000, p. 588).
Isto implicava a promoção de uma educação para a democracia (Rowe, 1983 e Hurd, 1988 citados em Solomon, 2001) pelo desenvolvimento da Literacia Científica, não só de uma elite de cientistas e tecnólogos, mas também dos não-cientistas, cidadãos de sociedades marcadas pela evolução do sistema científico-tecnológico e por debates sobre inter-relações CTS. Trata-se de capacitar os cidadãos para exercerem a sua responsabilidade social de participar de forma esclarecida nas decisões sociais e políticas sobre questões científico-tecnológicas, um argumento
democrático que tem vindo a ser reforçado por organismos como a Comissão Europeia (1995) e a UNESCO (1990).
Para além do “CTS”, outro slogan consolidado durante o final do século XX (Cachapuz, Gil-Pérez, Carvalho, Praia e Vilches, 2005b) proliferou num movimento educacional sob terminologias como Scientific Literacy / Literacia Científica (EUA e organizações como a OCDE), Science for All /
Ciência para Todos (AAAS - Project 2061, 1989), Public Understanding of Science / Compreensão Pública da Ciência / Compreensão da Ciência pelo Público (países anglo-saxónicos), Alfabetização Científica (países francófonos, Brasil e autores como Acevedo-Díaz, Vázquez-Alonso e
Manassero-Mas, 2003; Gil-Pérez, Sifredo, Valdés e Vilches, 2005), Cultura Científica (países francófonos e outros europeus e organismos como a UNESCO) e Raising public awareness of Science and
Technology (alguns países europeus). Em Portugal, têm sido usadas quase todas estas
terminologias consoante contextos e autores de referência. Entre os principais autores que revisitaram tais terminologias e as definições que lhes estiveram associadas destacam-se DeBoer (2000), Solomon (2001), Martins (2002a, 2003), Cachapuz e colaboradores (2005b) e Holbrook e Rannikmae (2009). De facto, desde a década de 1990 que a literatura na Educação em Ciências tem sido profícua em tentativas de operacionalização do conceito de Literacia Científica através de atributos, categorias, dimensões, níveis e competências que se devem promover (exs.: Pella, O’Hearn e Gale, 1966; Agin, 1974; Showalter, 1974; Shen, 1975; Miller, 1983; Hodson, 1992; Bybee, 1997; Sjøberg, 1997; Kemp, 2002), e mesmo críticas e limitações que lhe foram apontadas (exs., Shamos, 1995; Millar e Osborne, 1998; Fensham, 2002). Parece aceite a impossibilidade de encontrar uma única definição para Literacia Científica, dada a complexidade e amplitude do seu significado, o que acarreta o risco de criar «dificuldades em conseguir um consenso sobre como e
para onde direccionar a sua aplicação» (Bybee, 1997 cit. em Cachapuz, Gil-Pérez, Carvalho, Praia
e Vilches, 2005b, p. 21). Mas alguns consensos foram encontrados (Aikenhead, 2009; Cachapuz, Gil-Pérez, Carvalho, Praia e Vilches, 2005b; DeBoer, 2000; Holbrook e Rannikmae, 2009; Martins, 2003), os quais facilitaram o estabelecimento de rumos para as reformas curriculares em curso: (i) Literacia Científica como potenciadora da expansão do conhecimento científico para fora das comunidades científicas, tendo a educação o papel de fomentar a atividade científica como uma atividade humana cultural e funcional da Sociedade, com metodologias acessíveis e úteis a todos; (ii) Literacia Científica como dimensão essencial de uma cidadania democrática pelo favorecimento da participação dos cidadãos em debates sobre o papel da Ciência na Sociedade e na tomada de decisões de base científico-tecnológica; e, para tal,
(iii) Literacia Científica como meta de uma educação que inclua a natureza da Ciência e atividade científica e, ainda, as inter-relações Ciência-Tecnologia-Sociedade-Ambiente.
As orientações de Literacia Científica materializaram-se em projetos emblemáticos como os norte-americanos Project 2061 (AAAS, 1989, 1993) e National Science Education Standards (NRC, 1996) e o britânico Beyond 2000 da Nuffield Foundation (Millar e Osborne, 1998). Além destes, equipas de investigadores como Aikenhead (1994, 2009) no Canadá, Solomon (1988, 2001), Osborne e colaboradores (2008)2 no Reino Unido, ensaiaram projetos curriculares, particularmente
de cariz CTS e focados na Literacia Científica dos alunos.
Estas iniciativas vieram a desencadear reformas curriculares em vários países, incluindo Portugal, com o Currículo Nacional do Ensino Básico (CNEB) (ME-DEB, 2001) a preconizar a Literacia Científica dos alunos pelo desenvolvimento de competências específicas no âmbito de:
«1 – Conhecimento substantivo – conhecimento científico para compreender leis e modelos
científicos e reconhecer as limitações da Ciência e da Tecnologia na resolução de problemas; 2 – Conhecimento processual ou metodológico – metodologias próprias da actividade científica como a pesquisa, a observação, a planificação e realização de investigações e a avaliação de resultados;
3 – Conhecimento epistemológico – natureza da Ciência e da actividade científica;
4 – Raciocínio – pensamento criativo e crítico utilizável em diversas situações que utilizem informação de base científica, incluindo a resolução de problemas;
5 – Comunicação – linguagem científica aplicável em contextos diversos;
6 – Atitudes – atitudes perante a Ciência e inerentes ao trabalho em Ciência.» (pp. 132-133)
No presente estudo, assume-se a utilização da expressão “Literacia Científica” por julgar-se ser a mais próxima das origens dos movimentos educacionais que também moldaram o movimento CTS e por ser a atual referência curricular portuguesa.
Mas as competências previstas no CNEB estão longe de ser alcançadas, especialmente quando se analisa os resultados de estudos internacionais, como o Trends in International
Mathematics and Science Study (TIMSS, 1995, 1999, 2003, 2007)3, o Programme for International
2 Sugere-se a análise da avaliação do curso piloto Twenty First Century Science (Nuffield Foundation, Salters’ Institute e Wellcome Trust) em http://21stcenturyscience.org/rationale/pilot-evaluation,1493,NA.html, consultado em 05-11-2010. 3 Relatórios e outras publicações em http://timss.bc.edu/, consultados em 31-10-2010.
Student Assessment (OECD-PISA, 2000, 2003, 2006 e 2009)4, os Eurobarómetros da Comissão
Europeia (EC-Special Eurobarometer, 1979, 1989, 1992, 2001, 2005, 2010)5 e o projeto “ROSE – The relevance of Science Education”6 (Sjøberg e Schreiner, 2010), mas também estudos nacionais,
como os inquéritos à cultura científica dos portugueses levados a cabo pelo Observatório das
Ciências e das Tecnologias (OCT, 1988, 1996, 2000 descritos em Ávila, Gravito e Vala, 2000;
Freitas e Ávila, 2000; Rodrigues, Duarte e Gravito, 2000). Deve-se atentar ainda nas contribuições de estudos com instrumentos específicos como, por exemplo, o Views on Science–Technology–
Society (VOSTS), entretanto adaptado e validado para a língua portuguesa (Aikenhead, Ryan e
Fleming, 1989; Canavarro, 2000). Estes estudos confirmaram lacunas nas aprendizagens de ciências que importa sistematizar:
(1) Nível reduzido de conhecimentos sobre ideias e explicações da Ciência e de utilização de evidências científicas com aplicações na vida pessoal, profissional e social dos indivíduos (EC-Eurobarometer, 2005a; OECD-PISA, 2003, 2006; Pinto-Ferreira, Serrão e Padinha, 2007), apesar de se ter notado melhorias nos resultados de 2009 do PISA (Serrão, Ferreira e Sousa, 2010). (2) Desinteresse global pela ciência escolar e sua aprendizagem, acentuado nas raparigas e com o avanço na escolarização (EC-Eurobarometer, 2010; Sjøberg e Schreiner, 2010).
(3) Diminuição da percentagem de licenciados em domínios científico-tecnológicos e consequente diminuição de recursos humanos nestas áreas, especialmente de mulheres (EC, 2004; Osborne e Dillon, 2008; UNESCO-ICSU, 1999).
(4) Ausência de compreensão da natureza da Ciência, investigação científica e suas interações com a Tecnologia e a Sociedade (EC-Eurobarometer, 2005b, 2008, 2010).
(5) Desinteresse pela atualização científica e tecnológica através de instituições culturais (por ex., museus e centros de Ciência, Internet e imprensa) (EC-Eurobarometer, 2005a, 2008, 2010).
Os portugueses, tal como outros cidadãos, possuem imagens negativas e distorcidas da Ciência e da Tecnologia correlacionadas com conceções desadequadas sobre a natureza destas, da investigação científica e tecnológica e suas relações com a Sociedade (Cachapuz, Gil-Pérez, Carvalho, Praia e Vilches, 2005c). Como consequência, as pessoas perdem o interesse pela Ciência e Tecnologia e adotam atitudes contraditórias a estas (por ex., recurso à Astrologia e à
4 Relatórios e outras publicações em http://www.pisa.oecd.org/ e em português em
http://www.gave.min-edu.pt/np3/11.html, consultados em 31-10-2010. Destaca-se alguma melhoria nos alunos portugueses no relatório dos resultados de 2009, publicados posteriormente à data de consulta destes sítios da Internet.
5 Relatórios em http://ec.europa.eu/public_opinion/archives/eb_special_en.htm, consultados em 31-10-2010. 6 Descrição do projeto e várias publicações em http://www.ils.uio.no/english/rose/, consultados em 31-10-2010.
Parapsicologia). Ocorre, também, aquilo que Santos (2005) denominou como “fosso de credibilidade”: Ciência como fonte de bem-estar versus Ciência como fonte de todos os problemas globais. Isto reflete a ausência de uma racionalidade crítica que favoreça o pesar de prós e contras de potencialidades, novas descobertas, invenções ou investigações da Ciência, o que também só é possível quando se dispõe de informação suficiente sobre tais assuntos. Estima-se que 50% do conhecimento que a Escola disponibiliza fique ultrapassado no tempo de vida de um indivíduo (Solomon, 2001). Assim, o recurso a contextos não formais como a televisão, a imprensa, os museus ou a Internet, poderá ser a alternativa para se conseguir acompanhar os avanços científico-tecnológicos e ajuizar sobre eles.
Ainda existe um longo caminho a percorrer com vista à meta da Literacia Científica dos cidadãos, que deverá passar pelos vários contextos educativos possíveis. Contudo, o papel da Escola é fundamental, devido à sua obrigatoriedade na infância e adolescência, porque pode proporcionar as bases conceptuais, processuais e atitudinais de aprendizagem em ciências e porque pode motivar para uma aprendizagem permanente através, por exemplo, da promoção de hábitos de recurso a contextos de educação não formal.
Para ajudar a reforçar o contributo da Escola para a promoção da Literacia científica dos alunos, a investigação em Didática das Ciências tem vindo a olhar para alguns dos problemas no ensino das ciências (Cachapuz, Paixão, Lopes e Guerra, 2008; Lee, Wu e Tsai, 2009). Tais problemas iniciam nas profundas mudanças sociais que afetam a própria Escola (Gavidia, 2005) como, por exemplo, a abertura, extensão e democratização do ensino, as mudanças de valores na Sociedade e um domínio social das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) bem mais desenvolvido que o domínio escolar das TIC. Muitas vezes, estas mudanças podem determinar o afastamento dos alunos, pelo que se torna essencial um ensino de ciências que vá mais ao encontro das necessidades, expectativas e motivações dos alunos contribuindo para a minimização de alguns problemas da Escola.
No que concerne o ensino formal das ciências, o cerne parece encontrar-se no «divorcio
existente entre las propuestas didáticas que se realizan fruto de las investigaciones que se llevan a cabo y las prácticas profesionales de gran parte del profesorado» (Gavidia, 2005, p. 93). Deste
divórcio decorrem problemas ao nível do currículo, das metodologias de ensino, onde se incluem estratégias e recursos utilizados e, ainda, da avaliação, todos problemas agravados por lacunas na formação de professores. Tais problemas foram analisados por autores como DeBoer (2000), Caamaño e Martins (2005), Oliva-Martínez e Acevedo-Díaz (2005) e Osborne e Dillon (2008).
Martins (2002b) e colaboradores (2007) destacaram, ainda, a situação dos primeiros anos de escolaridade, onde o ensino das ciências é insuficiente. Assim, vários dos autores referidos convergiram na sugestão de linhas de ação consonantes com um ensino CTS, tais como:
- focar as principais explicações científicas e ideias sobre a Ciência, atentando também a procedimentos de e atitudes em Ciências para além de conteúdos;
- prever a resolução de problemas abertos, contextualizados e relevantes para os alunos, que permitam abordagens transversais e foquem inter-relações CTS;
- incluir informação sobre carreiras profissionais científicas e técnicas e seus âmbitos de aplicação; - diversificar metodologias e recursos-materiais didáticos, privilegiando um Ensino por Pesquisa (Cachapuz, Praia e Jorge, 2002) e incluindo trabalhos práticos em laboratório, trabalhos de campo, desenvolvimento de projetos, participação em debates e situações de role-play e, ainda, o recurso às TIC e a contextos não formais de educação em ciências.
Apesar do currículo português de Ciências Físicas e Naturais do Ensino Básico se orientar por uma perspetiva Ciência-Tecnologia-Sociedade-Ambiente (CTSA), a sua estrutura é algo fragmentada e fechada, o que se agrava com metodologias limitadas à utilização de manuais escolares centrados em conteúdos e nos quais a dimensão CTS é praticamente inexistente (Santos, 2000). Uma situação semelhante, aliás, foi relatada noutros países (por ex., Yager, 2007; Yager, Choi, Yager e Akcay, 2009). Isto reveste-se de particular importância nos primeiros anos de escolaridade onde a realização de atividades “hands on” pode despertar o interesse dos alunos e ser uma via para a construção de uma imagem positiva acerca da Ciência (Martins, 2002b; Harlen, 2010). Infelizmente, ainda se verifica uma insuficiência de recursos didáticos de cariz CTS para estes anos de escolaridade (Tenreiro-Vieira e Vieira, 2004) que possam ser alternativa aos manuais escolares. Nesta linha, Caamaño e Martins (2005) salientaram que o desenvolvimento e divulgação de recursos-materiais que abordem os problemas mais significativos dos principais conteúdos curriculares, pode ajudar a demonstrar, aos professores, a realização de um ensino CTS. Tal desenvolvimento deve enquadrar-se em projetos de investigação, inovação e formação, onde se promovam intercâmbios entre professores e investigadores. Esses intercâmbios devem ter em conta as conceções dos professores sobre os conteúdos que são mais importantes e sobre como se ensina e aprende ciências, o papel que atribuem ao manual escolar, o contexto escolar e os espaços e equipamentos disponíveis neste, o apoio de outros atores educativos, entre outros. Cachapuz e colaboradores (2005c) destacaram a importância de se atentar às conceções dos professores, por existirem evidências de que
«concepções epistemológicas desadequadas e mesmo incorrectas são um dos principais
obstáculos aos movimentos de renovação da Educação Científica. (…) Apesar das mudanças de práticas não serem garantidas, a mudança das concepções dos professores é indispensável para a mudança das práticas» (p. 38-39).
Na verdade, é consensual que nada se consegue sem a vontade e ação dos professores (Martins, 2002b), pelo que é necessário um reforço da atenção às didáticas das ciências experimentais nos planos de formação contínua de professores (Caamaño e Martins, 2005; Harlen, 2010; Oliva-Martínez e Acevedo-Díaz, 2005; Osborne e Dillon, 2008; Vieira, 2003). De facto, à exceção do Programa de Formação de Professores do 1.º CEB em Ensino Experimental das Ciências (2006-2010), em Portugal, a oferta de programas de formação contínua de professores que foquem questões didáticas do ensino das ciências é escassa e quase limitada a alguns projetos de investigação (por ex., Cardoso, 2005; Magalhães e Tenreiro-Vieira, 2006; Rebelo, 2004; Rodrigues, 2011; Vieira, 2003). Oliva-Martínez e Acevedo-Díaz (2005) somaram o facto de muitos professores de ciências não se identificarem com o campo de conhecimento didático e, por isso, não assumirem os seus paradigmas de ensino, o que supõe «un serio obstáculo para la
transferencia mutua de ideas entre la teoría y la práctica» (p. 247). É essencial envolver os
professores em mais projetos de investigação e inovação (Caamaño e Martins, 2005), mas criando condições que incluam o premiar do esforço dos professores envolvidos.
Neste quadro, a linha de investigação do movimento da Literacia Científica, como meta da educação em ciências, conflui com a do movimento CTS, como contexto e instrumento de minimização dos problemas da educação em ciências (Acevedo-Díaz, Vázquez-Alonso e Manassero-Mas, 2003; Aikenhead, 2009; Cachapuz, Paixão, Lopes e Guerra, 2008; Solbes, Vilches e Gil, 2001b). Contudo, Acevedo-Romero e Acevedo-Díaz (2003) alegaram que a promoção de vários projetos curriculares com vista à Literacia Científica, especialmente nos EUA, foi também a causa do atraso no desenvolvimento de projetos especificamente de cariz CTS. Desde o final do século XX, nota-se um crescimento da linha de investigação em Estudos CTS (Cachapuz, Paixão, Lopes e Guerra, 2008). Também emergiram linhas de investigação sobre a integração das TIC e dos contextos não formais no ensino das ciências (idem, 2008; Oliva, 2006), consonantes com recomendações de autores como Linn (2002), Gavidia (2005), Lemke (2006), Praia (2006) e Guisasola e Morentin (2007). De facto, a integração curricular das TIC e do recurso a contextos de educação não formal, para além de constituírem vias de diversificação das estratégias de ensino, tal
como preconizado na abordagem CTS (Membiela, 2001), encontram consistência no domínio social contemporâneo das TIC e na proliferação da oferta de espaços não formais de aprendizagem.
No presente estudo, privilegiam-se três âmbitos de problemas, a saber, (i) as práticas dos professores, (ii) a necessidade de recursos didáticos e (iii) a insuficiência de programas de formação contínua de professores. Procura-se, ainda, seguir sugestões de envolvimento dos professores nas investigações em curso e de cruzamento de linhas de investigação (Caamaño e Martins, 2005; Cachapuz, Paixão, Lopes e Guerra, 2008; Oliva, 2006), ao promover-se a utilização das TIC e o recurso a contextos de educação não formal numa perspetiva de ensino CTS, para que os estudos desenvolvidos tenham, efetivamente, um impacte de inovação das práticas de ensino de ciências.
Neste contexto, assume-se como tese a relevância do desenvolvimento de recursos didáticos de cariz CTS que apliquem ferramentas TIC e articulem contextos de educação não formal e formal em ciências, para a melhoria da Literacia Científica de professores e alunos do Ensino Básico. Os aspetos focados constituem as práticas pedagógico-didáticas dos professores, mas também as suas conceções CTS e perspetivas sobre o ensino como fatores que concorrem para moldar as suas práticas. Julga-se, ainda, que o desenvolvimento de recursos didáticos de cariz CTS deve responder aos apelos de promoção de uma Educação para o Desenvolvimento Sustentável (Edwards, Gil-Pérez, Vilches e Praia, 2004; Mayor-Zaragoza, 2010; Pedrosa, 2010).
1.2 Enquadramento do estudo
Tendo presente os problemas e desafios atuais da Educação em Ciências, importa, agora, enquadrar o estudo desenvolvido. Inicia-se pela síntese de algumas das orientações mais atuais da investigação em Didática das Ciências, passa-se à questão de investigação de partida e aos objetivos que guiaram a sua operacionalização, segue-se para a explicitação dos argumentos que se julga justificarem a sua importância, e finaliza-se com a síntese da organização geral da tese.
1.2.1 Tendências da investigação em Didática das Ciências
A necessidade de melhorar a literacia científica dos alunos e de promover uma educação para o desenvolvimento sustentável tem colocado novos desafios à Educação em Ciências. Tais desafios têm ajudado a delinear algumas das tendências atuais nas linhas de investigação em
Didática das Ciências que importa, aqui, sintetizar. Destas linhas privilegia-se as que se referem a formas de promover uma educação CTS.
Nas palavras de Acevedo-Romero e Acevedo-Díaz (2003), o movimento CTS constitui «una innovación del currículo escolar que da prioridad a los contenidos actitudinales (cognitivos,
afectivos y valorativos) y axiológicos (valores y normas) relacionados con la intervención de la ciencia y la tecnología en la sociedad (y viceversa), con el propósito de formar personas capaces de actuar como ciudadanos responsables que puedan tomar decisiones razonadas y democráticas sobre estos problemas en la sociedad civil» e, como tal, implica «la incorporación explícita de las relaciones mutuas entre la ciencia, la tecnología y la sociedad» (s/p).
Este movimento enquadra-se num conjunto de perspetivas que defendem um ensino onde a Ciência e a Tecnologia surjam socialmente contextualizadas: Educação CTS ou CTSA (Hart, 1989 e Zoller, 1991 cit. em Aikenhead, 2009; Edwards, Gil-Pérez, Vilches e Praia, 2004; ME-DEB, 2001),
Context-based learning ou approach / Abordagem ou aprendizagem contextualizada (Arroio, 2010;
Bennet, Lubben e Hogarth, 2007; Galvão e Freire, 2004; Rannikmäe, Teppo e Holbrook, 2010),
Socioscientific issues ou controversies / Controvérsias ou Questões sócio científicas (Feierabend e
Eilks, 2010; Galvão e Reis, 2008; Reis e Galvão, 2004; Sadler e Zeidler, 2009), Ciência-Tecnologia-Cidadania, Ciência para a Compreensão Pública, Ciência para o Cidadão, Literacia Funcional e Abordagem Humanístico-Cultural da ciência escolar (referidas em Aikenhead, 2009). Cada terminologia assume um significado dentro do contexto sociocultural de cada época e país, mas importa analisar algumas das suas convergências e divergências.
A sigla CTSA (CTS-A ou CTS(A)) surgiu da fusão do movimento CTS com a corrente da Educação Ambiental (Dori e Herscovitz, 1999; Vilches e Gil-Pérez, 2010). Incorporando o A na sigla
CTS, focam-se, explicitamente, as implicações da Ciência e da Tecnologia no domínio do Ambiente.
Mas um domínio ambiental que inclui, não só as questões de preservação, mas também questões sociais e culturais, numa visão confluente da Educação Ambiental com a Educação para o Desenvolvimento Sustentável (idem, 2010). Bennet, Lubben e Hogarth (2007) equivaleram as abordagens contextualizadas e as abordagens CTS. Reconheceram que enquanto as primeiras partem dos contextos e aplicações da Ciência para o ensino de ideias científicas, as segundas podem ter pontos de partida diversificados como uma interação entre a Tecnologia e a Sociedade ou uma questão histórica dentro da comunidade científica (com base no referencial de Aikenhead, 1994). Na última década, tem-se assistido ao crescimento do movimento das controvérsias sóciocientíficas - Socioscientific Issues (SSI) (Sadler e Zeidler, 2009; Santos, 2010), resultante de
críticas ao quadro teórico sociopsicológico do movimento CTS. O movimento SSI alega abordar aspetos CTS, mas prestar mais atenção às dimensões ética, moral e emocional que assumem as tomadas de posição dos alunos face a questões científicas que afetam os seus contextos pessoais e sociais próximos (Sadler e Zeidler, 2009; Zeidler, Sadler, Simmons e Howes, 2005).
No presente estudo assume-se a terminologia “Educação CTS”, pois entende-se esta perspetiva como implicativa de uma aprendizagem contextualizada, cujos pontos de partida podem ser amplos. Por um lado, entende-se o Ambiente como parte integrante da Sociedade (como em Vieira, 2003). Por outro, não se pretende tanto focar os dilemas éticos e morais através de questões controversas, mas sim promover conceções mais adequadas da natureza da Ciência e da Tecnologia, e visões mais positivas perante a Ciência e a sua aprendizagem, desde os primeiros anos de escolaridade.
Na última reforma educativa portuguesa do Ensino Básico, as orientações para as Ciências Físicas e Naturais passaram a sugerir uma exploração «numa perspectiva interdisciplinar em que a
interacção Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente deverá constituir uma vertente integradora e globalizante da organização e aquisição de saberes científicos» (ME-DEB, 2001, p. 131). Sabendo
que qualquer reforma do ensino das ciências preconiza mais e melhores aprendizagens dos alunos (mesmo que nem sempre haja concordância sobre o quê? e o para quê? aprender), importa atentar aos contributos da investigação sobre estas aprendizagens com um ensino CTS.
Analisando as revisões de literatura de autores como Aikenhead (2005), Bennett, Lubben e Hogarth (2007), Lee e Erdogan (2007) e os trabalhos recentes do grupo de investigação de Yager (Akcay e Yager, 2010; Yager, Choi, Yager e Akcay, 2009; Yager, 2007) pode-se concluir que: (i) O impacte do ensino CTS nas aprendizagens dos alunos de conceitos científicos canónicos não é consensual. Se alguns estudos apontam para melhorias significativas nessas aprendizagens como resultado de um ensino CTS, outros indicam não haver diferenças entre as aprendizagens que se conseguem num ensino CTS e num ensino tradicional.
(ii) Decorrente de um ensino CTS, ocorrem melhorias significativas na compreensão e uso de capacidades processuais, na utilização de pensamento crítico e criativo e na transferência de ideias e capacidades científicas para situações novas.
(iii) Os alunos que passam por um ensino CTS podem melhorar significativamente a sua compreensão da natureza da Ciência - incluindo questões sociais internas e externas - e das inter-relações CTS, dependendo dos aspetos que o professor escolhe destacar no ensino.
(iv) Também tem sido conseguida uma melhoria significativa das atitudes dos alunos perante a Ciência, perante a aprendizagem de ciências e perante as aulas de ciências, e mesmo uma redução do efeito de género nessas atitudes.
A investigação tem sido profícua no desenvolvimento e aplicação de instrumentos para conhecer as conceções de alunos e professores da natureza da Ciência e outros aspetos CTS (exs. Aikenhead e Ryan, 1992; Canavarro, 2000; Chen, 2006; Nunes e Pereira, 2000; Tsai e Liu, 2005; Vázquez-Alonso e Manassero-Mas, 1999), mas pouco frequente na aplicação desses instrumentos para avaliar essas conceções como resultado de práticas inovadoras de ensino CTS (Lederman, Abd-El-Khalick, Bell e Schwartz, 2002). Em Portugal, foram relatadas, entre futuros professores e professores de ciências, conceções da Ciência, Tecnologia e suas interações com a Sociedade ingénuas ou dissonantes de perspetivas contemporâneas (Canavarro, 2000; Fontes e Cardoso, 2006; Magalhães e Tenreiro-Vieira, 2006; Reis, 2010; Rodrigues, 2011; Vieira e Martins, 2005) e crenças na eficácia de um modelo pedagógico transmissivo e centrado no professor (Cachapuz, Praia e Jorge, 2002), que perpetuam visões empobrecidas da Ciência e da atividade científica e prejudicam a participação cidadã crítica e fundamentada em deliberações sobre questões científico-tecnológicas (Osborne e Dillon, 2008; Solbes, Vilches e Gil, 2001b). Se, por um lado, tais conceções são expressão de visões comuns aceites acriticamente no decurso da sua própria educação científica, por outro, estarão na base das conceções inadequadas de alunos atuais e do seu afastamento dos estudos científicos, de modo que autores como Cachapuz, Gil-Pérez, Carvalho, Praia e Vilches (2005c) defenderam que,
«o estudo de ditas concepções tem-se convertido numa potente linha de investigação e tem
proposto a necessidade de estabelecer no que se pode compreender como uma imagem basicamente correcta sobre a natureza da ciência e da actividade científica, coerente com a epistemologia actual» (p. 39).
Os estudos de conceções dos alunos sobre a natureza da Ciência e da Tecnologia (por ex., Gomes, 2007; Nunes e Pereira, 2000; Reis, Rodrigues e Santos, 2006; Santos e Almeida, 2003) revelaram resultados consistentes com os que se obtiveram com os professores. Mas alguns projetos distinguiram-se por uma evolução animadora de conceções dos alunos participantes em experiências inovadoras de ensino CTS (Gonçalves, 2007; Moreira, 2004). Tais resultados, apesar de incentivadores e meritórios, inseriram-se em estudos individuais de curto alcance e, por isso, tiveram um efeito pouco amplo nas práticas de ensino das ciências. Contudo, todos realçaram o papel crucial do professor como mediador e orientador das aprendizagens, ideia coerente com a
