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COMPARAÇÃO DAS FERRAMENTAS VNOS-C E VOSE PARA
OBTENÇÃO DE CONCEPÇÕES DE ALUNOS DO IB/USP
ACERCA DA NATUREZA DA CIÊNCIA
João Paulo Di Monaco Durbano
Maria Elice Brzezinski Prestes
Resumo: Esta pesquisa objetivou comparar duas ferramentas disponíveis na literatura da área
de Ensino de Ciências que foram planejadas para investigar as concepções de estudantes sobre a Natureza da Ciência (NdC). Trata-se do questionário VNOS-C, desenvolvido por Norman Lederman; Fouad Abd-El-Khalick; Randy Bell & Reneé S. Schwartz, em 2002, e do questionário VOSE, desenvolvido por Sufen Chen, em 2006. A comparação dos instrumentos foi feita para avaliar aspectos práticos como o tempo de resposta e quais aspectos de NdC contemplam. Além disso, a pesquisa focalizou as respostas dos alunos nos dois questionários sobre a participação da imaginação e criatividade na ciência. Os dois questionários foram aplicados em alunos ingressantes do Curso de Ciências Biológicas do IB/USP em duas etapas, no início e no final do semestre letivo. Os resultados mostram que os questionários diferem em alguns dos aspectos da NdC abordados, não há diferenças significativas quanto ao tempo de aplicação dos questionários e é possível observar mudanças nas concepções dos alunos quanto à participação da imaginação e criatividade na ciência quando comparadas as duas etapas da pesquisa.
Palavras-chave: Natureza da Ciência (NdC); ferramentas de NdC; História da Ciência, Ensino
de Ciências
COMPARISON OF TOOLS VNOS-C AND VOSE TO OBTAIN VIEWS OF STUDENTS FROM IB / USP ABOUT THE NATURE OF SCIENCE Abstract: This research aimed to compare two tools available in the literature in the area of
Science Education that were designed to raise students conceptions about the Nature of Science (NOS). This is the questionnaire VNOS-C, developed by Norman Lederman, Fouad Abd-El-Khalick, Randy Bell e Reneé S. Schwartz, in 2002, and questionnaire VOSE, developed by Sufen Chen in 2006. The comparison of the instruments was made to evaluate practical aspects such as response time and what NOS aspects’ are contemplate. Moreover, the
Mestre em Biologia–Genética do Programa de Pós-Graduação do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo. Email: joaodurbano@usp.br.
Departamento de Genética e Biologia Evolutiva, Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo; Grupo de História e Teoria da Ciência (GHTC), Universidade de São Paulo. Email: eprestes@ib.usp.br
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research focused on the students responses on both questionnaires on the participation of imagination and creativity in science. The two questionnaires were applied to students entering the under graduation course of Biological Sciences, IB/USP in the beginning and in the end of the semester. The results show that the questionnaires differ in some aspects of the NOS approach, there are not significant differences regarding the time of application of questionnaires and it is possible to observe changes in students conceptions regarding the contribution of imagination and creativity in science compared to the two stages of the research.
Keywords: Nature of Science (NOS); NOS tools; History of Science; Science Education 1. INTRODUÇÃO
O presente trabalho comparou duas ferramentas de pesquisa utilizadas para obtenção das concepções de alunos sobre a Natureza da Ciência (NdC): o VNOS-C, desenvolvido em 2002 por Norman Lederman, Fouad Abd-El-Khalick, Randy Bell e Reneé S. Schwartz, e o VOSE desenvolvido em 2006 por Sufen Chen. Os questionários foram aplicados em duas etapas a alunos ingressantes do Curso de Ciências Biológicas do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB/USP), no início e no final do primeiro semestre letivo de 2010. A pesquisa teve o objetivo de comparar os questionários VNOS-C e VOSE quanto a um aspecto prático de sua aplicação, o tempo de resposta, e quanto às semelhanças e diferenças entre os próprios aspectos de natureza da ciência que são abordados em suas questões. Por fim, um dos aspectos da NdC, presente nos dois questionários, que diz respeito à participação da imaginação e criatividade no processo de construção do conhecimento científico, foi selecionado para análise das respostas dos alunos.
A Filosofia da Ciência ao longo do século XX apontou divergências importantes sobre o modo como entendemos e definimos a ciência. Essas definições foram pautadas de acordo com perspectivas distintas, como as de Popper, Kuhn, Lakatos, Feyerabend e outros. Contudo, os desacordos sobre as principais características da NdC dizem respeito a particularidades filosóficas de menor relevância quando se tem em conta o contexto do ensino de ciências. Nessa perspectiva, Lederman parece ter razão ao afirmar que “há mais consenso do que desentendimentos” sobre aspectos de NdC que devem ser explorados no ensino de ciências (Lederman, 2007, p. 832). Nesta pesquisa, foram levados em consideração os aspectos de Natureza da Ciência destacados pelos autores dos dois questionários aqui testados e comparados, conforme será exposto adiante.
Há diversas justificativas apresentadas na literatura para que os professores de ciências ocupem-se em suas aulas não apenas com os conteúdos científicos, mas também com conteúdos metacientíficos como os que são abordados por meio do conceito de Natureza da Ciência (NdC). Assim, qual a importância de se compreender a NdC? Talvez a forma mais concisa de atender a questão de o porquê o entendimento sobre a NdC é importante é retomar os cinco argumentos fornecidos por Rosalind Driver, John Leach, Robin Millar e Philip Scott, já relatados por Lederman (2007). Segundo eles, o entendimento sobre NdC ajuda ou é necessário segundo a perspectiva:
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processos tecnológicos na vida cotidiana.
Democrática: para a tomada de decisões esclarecidas sobre questões sócio-científicas.
Cultural: para apreciar o valor da ciência como parte da cultura contemporânea.
Moral: para desenvolver uma compreensão das normas da comunidade científica que incorporam os compromissos morais que são de interesse geral e valor para a sociedade.
Econômica: para qualificar os cientistas a manterem e desenvolverem o processo industrial, do qual a prosperidade nacional depende (Driver; Leach; Millar & Scott, 1996, p. 23).
A compreensão do modo pelo qual a ciência é produzida, e que mais recentemente vem sendo traduzida pela literatura de ensino de ciências pela expressão “Natureza da Ciência”, não é uma novidade. Vem sendo defendida como um objetivo importante para estudantes de ciências há cerca de 100 anos (Lederman, 2007, p. 831). De fato, os propositores da utilização da História da Ciência em cursos científicos defendem desde há muito tempo que ela constitui uma forma privilegiada de trabalhar com os estudantes os aspectos relacionados ao modo como a ciência é produzida, por fornecer dados sobre os quais é possível ampliar a reflexão crítica sobre o fazer científico (Martins, 1990). O reconhecimento da importância da História da Ciência no aprimoramento das concepções de alunos e professores sobre a NdC, em especial mediante estratégias de formação que fazem uso de abordagens explícitas, foi um dos elementos que motivou a presente pesquisa.
Além das justificativas acima mencionadas, há outra que nos parece particularmente relevante. A discussão sobre NdC auxilia no processo de alfabetização científica (Krasilchik & Marandino, 2004). A preocupação em promover uma alfabetização científica é uma exigência urgente da sociedade atual, um fator essencial do desenvolvimento das pessoas e dos povos. Essa importância exige a ampliação dos estudos que visam atingir tal objetivo e que identifiquem os obstáculos que se opõem à sua execução de forma adequada (Cachapuz, 2005, pp. 25-29).
Os livros didáticos têm sua parcela de responsabilidade nessa questão, uma vez que a história da ciência que propagam normalmente é simplificada, distorcida e induz a visões equivocadas acerca da NdC (Martins, 1990, p. 4; Pagliarini, 2007, p. 21). Essa limitação pode interferir no objetivo de ensinar para a alfabetização científica almejada (Charles, 2000).
Portanto, se almejamos um aluno consciente do mundo em que vive e apto a compreendê-lo, precisamos formar professores capazes de discutir não só os conteúdos do conhecimento científico, mas também sobre como esses conhecimentos são construídos. Se o objetivo da formação de professores de ciências é prepará-los para promover a alfabetização científica, então conteúdos referentes à NdC devem ser parte integrante dos currículos de formação de professores (Charles, 2000). Apesar da presença crescente dessas opiniões na literatura da área, ainda é necessário um maior número de investigações empíricas que avaliem os efeitos desse tipo de abordagem no ensino, o que motivou a presente pesquisa.
2. INSTRUMENTOS DE NDC
Nas últimas décadas, questionários quantitativos e qualitativos têm sido desenvolvidos e utilizados na condução de pesquisas relacionadas ao levantamento das noções acerca de NdC
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em diferentes públicos. Após o final dos anos 1980, os estudos sobre a NdC deixaram de ser exclusivamente quantitativos e passaram a focalizar aspectos qualitativos, somando aos questionários já existentes outras ferramentas mais adequadas a esse tipo de abordagem, como debates em pequenos grupos, entrevistas, revisões de planos de aula, observações de salas de aula e de professores, mapas conceituais. Os próprios questionários passaram a ser compostos por questões abertas, voltadas, portanto, a abordagens qualitativas. Esse é o caso do questionário desenvolvido por Norman Lederman & Meichtry O’Malley, em 1990, que pode ser considerado a ferramenta mais usada atualmente sobre as visões acerca da NdC, o questionário VNOS, sigla em inglês de Views on Nature of Science (Visões da Natureza da Ciência).
O primeiro VNOS desenvolvido por Norman Lederman e colaboradores foi a versão VNOS-A. O VNOS-A é voltado para alunos do ensino médio e composto de sete questões abertas, nas quais, cada uma das questões incide sobre um aspecto diferente da Natureza da Ciência. Posteriormente, outras variantes do questionário foram desenvolvidas o que possibilitou a criação do VNOS-B, C, D, E, concebidos para concentram-se em diferentes aspectos da NdC voltadas a diferentes públicos.
Nesta pesquisa, foi tomada para análise uma dessas versões, que é o VNOS -C, da sigla em inglês de Views of the Nature of Science, Form C (Visões da Natureza da Ciência – Modelo C), desenvolvida por Norman Lederman, Fouad Abd-El-Khalick, Randy Bell e Reneé S. Schwartz, em 2002. O VNOS-C foi desenvolvido para avaliar as concepções de professores do ensino fundamental e médio, constituindo -se em ferramenta adequada para ser utilizada junto à formação de futuros professores da área científica. Como os demais VNOS, é um questionário elaborado e validado por pesquisadores com ampla experiência em investigações sobre o tema.
Outra ferramenta desenvolvida para avaliar conhecimentos sobre NdC é a VOST, sigla em inglês de Views on Science-Technology-Society (Visões de Ciência-Tecnologia-Sociedade), elaborada por Glen Aikenhead & Alan Ryan em 1992, de natureza quantitativa, composto por questões fechadas.
Um exemplo de questionário que foi desenvolvido unindo questões abertas e fechadas é o SUSSI, sigla em inglês de Student Understanding of Science and Scientific Inquiry (Compreensão dos Estudantes sobre Ciência e Investigação Científica), desenvolvido por Ling L. Liang e colaboradores em 2006. Esse questionário foi aplicado junto a alunos do ensino básico e superior, por professores de disciplinas científicas nos Estados Unidos, China e Turquia (Liang et al., 2006, p. 22).
Em 2006, Sufen Chen desenvolveu um questionário denominado VOSE do inglês, Views on Science and Education Questionnaire (Questionário de Noções sobre Ciência e Educação), constituído de questões fechadas. O questionário VOSE envolve uma grande variedade de tópicos relacionados com a NdC que a autora considera particularmente relevantes para a educação científica (Chen, 2006, p. 805). Se ndo o exemplo mais diverso do VNOS-C, por suas questões fechadas, relacionadas a um maior número de aspectos da NdC, o VOSE também foi tomado como objeto de análise desta pesquisa.
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O breve levantamento acima indica que já foram desenvolvidas várias ferramentas para pesquisar as visões dos estudantes acerca da Natureza da Ciência. Naturalmente, a escolha pela aplicação de um dado questionário, tal como se apresenta ou sofrendo adaptações, deve ser pautada pelos objetivos de cada pesquisa ou prática pedagógica que se pretenda, levando-se em consideração os diferentes públicos e diferentes faixas etárias: estudantes de diferentes níveis de ensino básico e superior, professores em exercício, professores em formação, pesquisadores de Ensino de Ciências, pesquisadores de áreas científicas. Os questionários podem servir tão somente como pontos de referência para que professores e pesquisadores desenvolvam novas modalidades didáticas para o mesmo fim.
Deve-se levar em conta, ainda, que o uso desses questionários não é isento de críticas. Douglas Allchin, por exemplo, questiona a validade desses instrumentos por não acreditar que eles sejam capazes de revelar as “habilidades do pensamento crítico e analítico dos alunos, fundamental para a alfabetização científica” (Allchin, 2010, p. 22). Entre outros aspectos, o autor alerta para o fato de que os questionários podem tornar-se conteúdo novo a ser memorizado e não verdadeiramente compreendidos pelos estudantes, que se esforçariam em fornecer as respostas esperadas no pós-teste. Certamente, tal risco existe e deve ser levado em conta, de modo a ser evitado, quando tais ferramentas forem utilizadas, para além do propósito de pesquisa, como instrumentos para fomentar a discussão de aspectos de NdC com estudantes.
Em que pesem as limitações e dificuldades da utilização dos questionários, nesta pesquisa partiu-se do pressuposto de que eles fornecem dados empíricos sobre as concepções dos alunos, contribuindo para a pesquisa em ensino de ciências, ao mesmo tempo em que fornecem pistas para o professor sobre o modo pelo qual os estudantes concebem a ciência. Utilizados para a realização de sondagens de concepções prévias, possibilitam o desenvolvimento de estratégias de ensino mais efetivas e contextualizadas para o ensino de NdC, concomitantemente ao ensino do conteúdo científico. Aplicados ao final de uma intervenção didática, podem fornecer dados para uma avaliação da mesma de modo a balizar o trabalho futuro, e orientar o desenvolvimento de concepções mais complexas da NdC entre os alunos, como é almejado pela educação em ciências na atualidade.
3. METODOLOGIA DA PESQUISA EMPÍRICA
Como mencionado anteriormente, nesta pesquisa foi realizado um estudo comparativo dos questionários VNOS-C e VOSE. O questionário VNOS-C aqui utilizado foi a tradução e adaptação realizada por Charbel El-Hani e Eraldo Tavares e Pedro Rocha (2004), composto por 11 questões abertas. Por já ter sido aplicado em pesquisa realizada no Brasil, seriam permitidas correlações com os resultados encontrados no presente estudo, dentro de um contexto de diversas similaridades (estudantes brasileiros, de ensino superior, de cursos de Ciências Biológicas, de Universidades públicas).
O questionário VOSE foi desenvolvido por Sufen Chen, em 2006, e traduzido do inglês para o português pelos autores desta pesquisa. Ele é constituído de 85 itens de análise, que são afirmações sobre os aspectos pesquisados, divididos em 15 questões, segundo escala de Likert. A escolha da ferramenta VOSE também ocorreu pelo fato da escala Likert ser facilmente administrada e compreendida pelos alunos (Malhotra, 2006, p. 265). Escolhemos
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esse questionário também por ser um instrumento de coleta de dados quantitativos, que serviriam de comparação aos dados qualitativos obtidos a partir do VNOS-C.
Os questionários foram aplicados a alunos matriculados no 1º semestre do Curso de Ciências Biológicas do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, em duas turmas, uma do período noturno e a outra do período integral, e em duas etapas, no início e no final do semestre letivo. Cerca de metade da turma, selecionada aleatoriamente, respondeu ao VNOS-C e a outra metade ao VOSE, repetindo-se o mesmo questionário para os mesmos alunos no final do semestre. Em todos os casos, o tempo máximo para devolução dos questionários respondidos foi de 50 minutos. A participação na pesquisa foi voluntária e mediante assinatura de Termo de Consentimento Esclarecido.
A escolha da aplicação dos questionários a esses alunos deveu-se a particularidades da grade curricular desse semestre letivo do Curso de Ciências Biológicas. Além de disciplinas específicas de Biologia, são oferecidas disciplinas que nos parecem atender aos objetivos de promoção de um ensino contextual das ciências, como é o caso das disciplinas “Filosofia da Ciência”, “Antropologia da Ciência”, “Fauna, Flora e Ambiente” e “Genética”. Elas abordam aspectos que podem promover um ensino sobre ciência, pois tratam, respectivamente, de temas da filosofia da ciência, da antropologia da ciência, das relações ciência, tecnologia e sociedade e da história da genética.
Outro fator importante na escolha da aplicação da pesquisa junto aos alunos do primeiro semestre foi o de possibilitar conhecer as noções sobre ciência que trazem do Ensino Médio e começam a transformar nesse início de sua formação superior numa das diversas áreas da ciência, no caso, a Biologia.
3.1 Etapas da pesquisa empírica
Primeiramente, foi feita uma análise dos aspectos de NdC discutidos pelos autores em cada questionário. Em seguida, os questionários foram comparados entre si, buscando-se verificar quais componentes da NdC são abordados em ambos.
Após a aplicação dos questionários, foi realizada a comparação do tempo que os alunos utilizam para responder aos questionários. Embora pareça banal, esse aspecto é de importância fundamental para a escolha do questionário a ser utilizado em situações concretas de sala de aula, nas quais são impostas limitações derivadas da organização da grade curricular. Estes dados foram levantados por meio da anotação dos tempos de resposta inicial e final de cada questionário, nas duas etapas de aplicação.
Por fim, foi realizada uma comparação do modo pelo qual os dois questionários avaliam a compreensão dos alunos sobre um dos aspectos da NdC, a saber, a utilização da imaginação e criatividade na produção do conhecimento científico. Para esse fim, foram analisadas as respostas fornecidas na décima questão do questionário VNOS -C e na terceira questão do questionário VOSE, apresentadas no quadro abaixo:
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Quadro 1: Décima questão do questionário VNOS-C e terceira questão do questionário VOSE.
Décima questão do VNOS-C: Os cientistas realizam experimentos/investigações científicas quando estão tentando encontrar respostas para as questões que eles propuseram. Os cientistas usam sua criatividade e imaginação durante suas investigações?
(a) Se sim, então em que estágios das investigações você acredita que os cientistas utilizam sua imaginação e criatividade: projeto e planejamento; coleta de dados; após a coleta de dados? Por favor, explique por que os cientistas usam a imaginação e a criatividade. Forneça exemplos se for apropriado.
(b) Se você acredita que cientistas não usam a imaginação e a criatividade, por favor, explique por que. Forneça exemplos se for apropriado.
Terceira questão do VOSE: Quando os cientistas estão conduzindo uma investigação científica, eles usam sua imaginação?
(A) Sim, a imaginação é a principal fonte de inovação. DT DP CP CT
(B) Sim, os cientistas usam um pouco da sua imaginação na investigação científica. DT DP CP CT
(C) Não, a imaginação não é coerente com os princípios lógicos da ciência. DT DP CP CT
(D) Não, a imaginação pode se tornar um meio para um cientista provar seu ponto de vista a todo custo.
DT DP CP CT
(E) Não, a imaginação não tem confiabilidade. DT DP CP CT
*DT=discordo totalmente; DP=discordo parcialmente; I=Incerto ou nenhum comentário; CP=concordo parcialmente; CT=concordo totalmente
Essas questões foram escolhidas por abordarem de maneira explícita a participação da imaginação e criatividade na ciência, embora outras questões de ambos os questionários também propiciem reflexões sobre esse aspecto.
As duas etapas de aplicação dos questionários (início e fim do semestre) geraram a soma de dezesseis (16) alunos que responderam ao questionário VNOS-C, totalizando trinta e dois (32) questionários nas duas etapas, e vinte e oito (28) alunos que responderam ao questionário VOSE, totalizando cinquenta e seis (56) questionários respondidos nas duas etapas.
4. COMPARAÇÃO DO TEMPO NECESSÁRIO PARA APLICAÇÃO DOS QUESTIONÁRIOS
Como mencionado acima, foram coletados dados sobre o tempo de resposta de cada questionário por acreditarmos ser necessário o conhecimento aproximado dessa variável na hora de os professores planejarem a sua aplicação. Quanto ao tempo de duração do primeiro e do último aluno a devolver o questionário respondido, em cada uma das etapas (Tabela 1):
Nas duas etapas de aplicação do questionário observamos que a ferramenta VOSE foi entregue com um menor tempo de resposta do que o VNOS-C, havendo uma diferença mais acentuada na segunda etapa. Com exceção desse menor tempo do VOSE na segunda etapa, não foram observadas diferenças significativas entre o menor e maior tempo de duração de resposta dos dois questionários.
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Tabela 1. Tempos de resposta para os questionários VOSE e VNOS-C. VOSE
PRIMEIRA ETAPA SEGUNDA ETAPA
Primeiro a entregar 18 min 9 min
Último a entregar 43 min 49 min
VNOS-C
PRIMEIRA ETAPA SEGUNDA ETAPA
Primeiro a entregar 20 min 19 min
Último a entregar 45 min 50 min
Os tempos de resposta registrados nesta pesquisa para o VOSE, nas duas etapas, diferiram dos tempos obtidos por Sufen Chen. A pesquisadora registrou que os participantes demoraram aproximadamente 15 minutos para responder o questionário, contrastando com os nossos tempos de 18min a 43min (1ª etapa) e 9min a 49min (2ª etapa). É difícil supor as razões da diferença encontrada entre a presente pesquisa e a de Chen, mas é possível levantar ao menos uma suspeita. No caso presente, os questionários foram aplicados durante aula cedida pelos professores da disciplina de Genética, de modo que é possível que os alunos tenham considerado que teriam todo aquele intervalo de 60 minutos para finalizar a tarefa.
O tempo mínimo registrado nesta pesquisa para o VNOS-C, em ambas as etapas, também contrastou com o registrado por Norman Lederman para o mesmo questionário. Na sua pesquisa, foram gastos entre 45-60 minutos para que os alunos respondessem ao questionário (Lederman, 2002, p. 511), em contraste aos nossos 20min e 19min. Não conhecemos a extensão das respostas na pesquisa de Lederman, mas é possível atribuir o intervalo menor de tempo na presente pesquisa devido à pequena extensão das respostas fornecidas.
5. COMPARAÇÃO DOS COMPONENTES DA NDC
No que diz respeito a Lederman, verificamos que, em 2007, o autor apresentou uma discussão ligeiramente diferente em relação a aspectos da NdC mencionados em artigo de 2002. Após análise comparativa das duas propostas, transcrevemos abaixo a formulação mais recente do autor, à qual acrescentamos títulos indicativos de cada aspecto. Assim, segundo Lederman, são os seguintes aspectos da NdC a serem trabalhados no ensino de ciências:
1. Observação e inferência. Observações são afirmações descritivas sobre um fenômeno natural que são ’diretamente’ acessíveis aos sentidos *...+. Inferências, por outro lado, vão além dos sentidos [...]. (Lederman, 2007, p. 833)
2. Distinção entre leis e teorias. Leis e teorias são tipos diferentes de conhecimento, e um não se transforma em outro. Leis são afirmações ou descrições das relações entre fenômenos observados. [...] Teorias são explicações inferidas para fenômenos observáveis. (Lederman, 2007, p. 833) 3. A imaginação e criatividade fazem parte da ciência. Embora o conhecimento científico
seja, ao menos parcialmente, baseado em ou derivado de observações do mundo natural (isto é, empírico), ele envolve, contudo, imaginação e criatividade humana. (Lederman, 2007, p. 834)
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4. O conhecimento científico é subjetivo e/ou determinado por teoria. Os compromissos, crenças, conhecimentos prévios, treinamento, experiências e expectativas dos cientistas influenciam o seu trabalho [...] esta individualidade (às vezes coletiva) que diz respeito ao papel da subjetividade na produção do conhecimento científico [...]. (Lederman, 2007, p. 834)
5. A ciência sofre influência cultural. Compreensão de que a ciência é um empreendimento humano praticado no contexto mais amplo da cultura e seus praticantes (cientistas) são produtos dessa cultura. Segue-se que a ciência afeta e é afetada pelos vários elementos e esferas intelectuais da cultura em que está inserida [...]. (Lederman, 2007, p. 834).
6. O conhecimento científico nunca é absoluto ou certo. Como consequência dos itens anteriores, a compreensão de que a ciência nunca é absoluta ou certa. Esse conhecimento, incluindo “fatos”, teorias e leis, é sujeito a mudança. As afirmações científicas mudam na medida em que novas evidências, obtidas por meio de avanços na teoria e tecnologia, são confrontadas com as teorias e leis existentes [...]. (Lederman, 2007, p. 834)
Além desses aspectos, Lederman chama a atenção para a importância de se fazer a distinção entre a ciência e os processos de investigação científica, de modo que pode ser considerado um sétimo aspecto a considerar-se no ensino:
7. Distinção entre NdC e investigação científica. É importante notar que as pessoas muitas vezes confundem a NdC com os processos ou investigação científica. Processos científicos são atividades relacionadas com a coleta, análise de dados e elaboração de conclusões. Por outro lado a NdC refere-se aos fundamentos epistemológicos das atividades da ciência e as características do conhecimento resultante. (Lederman, 2007, p. 835)
Esses aspectos foram comparados com os apresentados no artigo de Sufen Chen (2006) do segundo questionário aqui analisado, o VOSE. Essa comparação permitiu verificar que Sufen Chen indica outro componente da Natureza da Ciência a ser ensinado aos estudantes, de modo que se acrescenta à lista de Lederman um oitavo aspecto:
8. Validação do conhecimento científico. Segundo a autora, esse componente diz respeito à aceitação, ou não, de uma teoria pela comunidade científica, de modo que diferentes visões sobre teorias fundamentais determinam o julgamento, pela comunidade científica, de teorias concorrentes. (Chen, 2006, p. 806)
Dessa comparação dos componentes da NdC abordados nos dois questionários, foram selecionados os aspectos que seriam analisados aqui e foram geradas as Tabelas 2 e 3 à seguir.
Na Tabela 2, foram listados, na coluna da esquerda, os seis primeiros aspectos de NdC relacionados por Lederman em 2007, citados acima. Na segunda coluna, foram indicadas as perguntas do VNOS C que, segundo a presente análise, abordam de alguma maneira aqueles aspectos. Essa análise foi pautada pelas respostas obtidas (e não pelas perguntas), pois em se tratando de questões abertas, geraram como era de se esperar, abordagens variadas e por vezes sobrepostas. Daí termos encontrado várias questões (coluna da direita) abordando um mesmo aspecto da NdC, como pode ser observado abaixo:
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Tabela 2. Componentes de NdC que identificamos como sendo abordados nas respostas dadas às questões de 1 a 10 do VNOS-C.
Aspectos da Natureza da Ciência e temas relacionados à Ciência
QUESTÕES VNOS-C
Observação e inferência 1, 5, 8
Diferenciação entre leis e teorias 1, 6
Imaginação na construção do conhecimento científico 1, 5, 8, 9, 10 O conhecimento científico é subjetivo e/ou determinado
por teorias
1, 2, 9
A ciência sofre influência cultural 1, 11
O conhecimento científico nunca é absoluto ou certo 1, 2, 7
Na tabela 3, foram transcritos alguns dos aspectos de NdC que a própria Sufen Chen relacionou a questões específicas do VOSE. Na coluna da esquerda foram incluídos apenas os aspectos mencionados por Chen que foram considerados mais diretamente relacionáveis aos aspectos abordados no VNOS-C de Lederman, como apresentado acima, de modo a serem gerados sete aspectos no total.
Tabela 3. Componentes de NdC trabalhados no questionário VOSE (Chen, 2006, pp. 811-813). Aspectos da Natureza da Ciência e temas relacionados à
Ciência QUESTÕES VOSE Tentativa e erro 4, 12 Natureza da observação 8, 11 Métodos científicos 9, 10 Teorias e leis 5, 6, 7, 13 Uso da imaginação 3
Validação do conhecimento científico 1
Subjetividade e objetividade 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 14, 15
As duas tabelas permitem observar que, mesmo utilizando nomes diferentes para definir os componente da NdC trabalhados nos questionários, há grande convergência entre o que foi analisado pelos dois autores nos dois questionários. Mas há diferenças a serem notadas. Sufen Chen não investiga nas questões da ferramenta VOSE a diferença entre observação e inferência, aspecto que foi contemplado nas respostas das questões 1, 5 e 8 do VNOS-C.
As questões 3 e 4 do VNOS-C propiciaram respostas que abordaram tópicos relacionados ao método científico, o que foi feito de modo explícito nas questões 9 e 10 do VOSE. Em 2007, Norman Lederman não relacionou esse aspecto entre os sugeridos para o ensino de ciência.
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Apenas o questionário VOSE explora o componente “validação do conhecimento científico”. O VOSE também dedica grande parte para obter conhecimentos que os estudantes consideram relevantes para o ensino de ciência. Esse levantamento pode ser encontrado nas questões 10, 11, 12, 13 e 14.
6. COMPARAÇÃO DAS QUESTÕES SOBRE A PARTICIPAÇÃO DA IMAGINAÇÃO E CRIATIVIDADE NA CIÊNCIA
6.1 Análise da resposta à questão 10 do VNOS-C
A análise das respostas dadas à questão do VNOS-C sobre a participação da imaginação e criatividade na ciência seguiu procedimento proposto por Laurence Bardin (2000), buscando definir dimensões e categorias de análise, conforme descrito a seguir. A análise das respostas gerou as Tabelas 4 e 5, referentes, respectivamente, à primeira e à segunda etapa da pesquisa (início e final do semestre letivo).
As tabelas foram construídas a partir de categorias a priori, derivadas diretamente da questão que foi formulada (ver questão 10 do VNOS-C transcrita acima) e que menciona diferentes momentos da pesquisa científica em que a imaginação e criatividade poderiam ser utilizadas pelo cientista. Trata-se da dimensão “quando?” que inserimos na 1ª coluna à esquerda das Tabelas 4 e 5.
Também foram incorporadas categorias novas, elaboradas a posteriori, ou seja, a partir das próprias respostas dos alunos. Como se tratava de questão aberta, muitas respostas abordaram a finalidade do uso da imaginação e criatividade pelos cientistas. Trata-se da dimensão “Para que?” discriminada na primeira linha das Tabelas 4 e 5.
Tabela 4. Dimensões e categorias obtidas a partir das respostas à pergunta número 10 do VNOS-C na primeira etapa de aplicação do questionário.
Quando? Para que?
Interpretar os dados Elaborar teorias e leis Explicar quando não acham respostas Discutir a realização da coleta de dados Nenhuma referência ao motivo do uso Projeto e planejamento 2*, 13 6, 10, 14, 16 1 15 Coleta de dados 3 5 Após coleta de dados 2, 9 3, 4, 10 11 Todos os estágios 8
Não diz quando 12 7
240
Tabela 5. Dimensões e categorias obtidas a partir das respostas à pergunta número 10 do VNOS-C na segunda etapa de aplicação do questionário.
Quando? Para que?
Interpretar os dados Elaborar teorias e leis Explicar quando não acham respostas Discutir a realização da coleta de dados Nenhuma referência ao motivo do uso Projeto e planejamento 3* 14 11, 16 Coleta de dados Após coleta de dados 2, 10, 15 5, 8 4 Todos os estágios 13 1 13 6
Não diz quando 9 7 12
* numeração referente ao número atribuído ao aluno.
As duas tabelas mostram que, na dimensão que denominamos “Quando?”, – isto é, em qual estágio das investigações os cientistas utilizam sua imaginação e criatividade? – foi observado que a maioria das respostas atribuiu a participação da criatividade e imaginação na produção científica apenas na fase inicial da pesquisa, destinada ao projeto e planejamento, e na final, após a coleta de dados (com uma única exceção na primeira etapa, que desapareceu da segunda etapa da pesquisa, que indicou a etapa intermediária de coleta de dados). No entanto, é preciso notar a inconsistência dessas respostas quando comparadas a que um aluno na primeira etapa e quatro alunos na segunda etapa responderam, considerando que os cientistas utilizam a imaginação em todas as etapas de investigação.
Quando observamos os resultados segundo outro ponto de vista, na dimensão que denominamos “Para quê?” – isto é, para quê os cientistas utilizam a imaginação e criatividade? – podemos observar que, na primeira etapa, grande parte dos alunos disse que serve para elaborar teorias e leis. Já na segunda etapa houve um aumento de alunos que disseram que a imaginação e criatividade são utilizadas para interpretar os dados.
Observamos uma pequena mudança nas respostas, quando comparadas as duas etapas de respostas do VNOS-C. Mesmo aceitando a participação da imaginação e criatividade na ciência, nas duas etapas, os alunos apresentaram argumentos diferentes. No entanto, permaneceu majoritária a opinião de que esse aspecto participa apenas no início e no final do processo de pesquisa.
6.2 Análise da questão 3 do VOSE
Para analisar a opinião dos alunos quanto à concordância ou não sobre a participação da imaginação e criatividade na ciência obtida pela ferramenta VOSE, foi estabelecido o Ranking Médio (RM) das respostas, a partir da escala de Likert proposta. A partir do RM foi realizada a verificação quanto à concordância ou discordância das questões avaliadas. Para isto, os valores menores que 3 foram considerados como discordantes e os maiores que 3, como concordantes (Malhotra, 2006, pp. 265-267; Oliveira, 2005). Os resultados são apresentados nas Tabelas 6 e 7, referentes, respectivamente, à primeira e segunda etapas de aplicação do questionário.
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Tabela 6. Ranking médio das respostas de cada um dos itens da questão 3 do VOSE, referentes à primeira etapa de aplicação da ferramenta.
PRIMEIRA ETAPA
QUESTÕES FREQUENCIA DE SUJEITOS
A. Sim, a imaginação é a principal fonte de inovação.
DT DP I CP CT RM
2 4 3 15 4 3,53
B. Sim, os cientistas usam um pouco da sua imaginação na investigação científica.
DT DP I CP CT RM
0 0 1 16 11 4,35
C. Não, a imaginação não é coerente com os princípios lógicos da ciência.
DT DP I CP CT RM
12 11 3 2 0 1,82
D. Não, a imaginação pode se tornar um meio para um cientista provar seu ponto de vista a todo custo.
DT DP I CP CT RM
5 12 4 6 1 2,5
E. Não, a imaginação não tem confiabilidade.
DT DP I CP CT RM
8 8 8 4 0 2,28
Analisando o RM dos cinco itens nas duas etapas percebemos que eles pouco mudaram. Ou seja, se considerarmos apenas o RM não observaremos mudanças significativas nas duas etapas de aplicação do questionário. Os alunos continuaram concordando com os itens A e B e discordando dos itens C, D e E.
7. CONCLUSÕES
As diferenças de opinião sobre quais aspectos da NdC devem ser abordados no ensino de ciências, conforme apareceram aqui entre os listados por Lederman (2007) e Chen (2002) devem-se, a nosso ver, aos diferentes interesses de pesquisa e/ou prática de ensino. Com esse pressuposto, esta pesquisa não pretendeu valorar os dois questionários analisados quanto aos aspectos de NdC que contemplam. O objetivo foi o de mostrar apenas que cada um privilegia alguns aspectos em detrimento de outros. Com esse dado, cada pesquisador, assim como cada professor, deve escolher um determinado tipo de instrumento de NdC, pautando-se pelos aspectos que julga relevante pesquisar e trabalhar junto aos alunos, em um momento particular do processo de ensino-aprendizagem.
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Tabela 7. Ranking médio das respostas de cada um dos itens da questão 3 do VOSE, referentes à segunda etapa de aplicação da ferramenta.
SEGUNDA ETAPA
QUESTÕES FREQUENCIA DE SUJEITOS
A. Sim, a imaginação é a principal fonte de inovação.
DT DP I CP CT RM
0 7 2 15 4 3,57
B. Sim, os cientistas usam um pouco da sua imaginação na investigação científica.
DT DP I CP CT RM
0 1 1 10 16 4,46
C. Não, a imaginação não é coerente com os princípios lógicos da ciência.
DT DP I CP CT RM
14 12 1 1 0 1,60
D. Não, a imaginação pode se tornar um meio para um cientista provar seu ponto de vista a todo custo.
DT DP I CP CT RM
6 8 7 6 1 2,57
E. Não, a imaginação não tem confiabilidade.
DT DP I CP CT RM
11 12 1 4 0 1,92
As diferenças de opinião sobre quais aspectos da NdC devem ser abordados no ensino de ciências, conforme apareceram aqui entre os listados por Lederman (2007) e Chen (2002) devem-se, a nosso ver, aos diferentes interesses de pesquisa e/ou prática de ensino. Com esse pressuposto, esta pesquisa não pretendeu valorar os dois questionários analisados quanto aos aspectos de NdC que contemplam. O objetivo foi o de mostrar apenas que cada um privilegia alguns aspectos em detrimento de outros. Com esse dado, cada pesquisador, assim como cada professor, deve escolher um determinado tipo de instrumento de NdC, pautando-se pelos aspectos que julga relevante pesquisar e trabalhar junto aos alunos, em um momento particular do processo de ensino-aprendizagem.
A verificação do tempo necessário à aplicação dos questionários permitiu observar que é possível utilizar qualquer um dos questionários no tempo previsto de 50 minutos. Desse modo, qualquer um dos dois questionários pode ser aplicado também em aulas do Ensino Médio, que em geral possuem esse tempo de duração nas escolas brasileiras.
Um resultado importante que foi obtido diz respeito a não ter sido observada discrepância significativa entre as respostas fornecidas a um e outro instrumento. Além disso, os dois questionários permitiram observar que, ao longo do semestre, uma parte dos alunos reforçou sua concepção sobre os componentes imaginação e criatividade na ciência, atribuindo maior
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participação desses aspectos durante a construção do conhecimento científico. No entanto, no VOSE foi mais expressiva, na segunda etapa, a concordância dos alunos com as questões que atribuíram maior participação da imaginação e criatividade na ciência.
A elaboração de dimensões a posteriori, no caso do VNOS-C, em detrimento de utilizar apenas as categorias a priori, trouxe maior quantidade de informações para a análise. Ainda com relação às respostas ao questionário VNOS-C, observamos que aumentou o número de alunos que afirmaram que a participação e criatividade estão em todos os estágios da construção do conhecimento científico, o que é considerado um fator positivo para a formação dos estudantes.
A pesquisa mostrou que as ferramentas analisadas, a despeito de críticas que lhes são feitas, são úteis para coletar dados significativos sobre as concepções dos estudantes sobre a Natureza da Ciência e forneceram dados que evidenciam mudanças das opiniões dos alunos ao longo do semestre letivo. Tais mudanças nos parecem relevantes especialmente pelo fato de que os questionários não foram objeto de discussão nas disciplinas do curso, de modo a excluir tendências nas respostas dos alunos induzidas pelos professores, como alertado por Allchin.
Com dados de pesquisas empíricas como esta, espera-se que as discussões sobre os conceitos que os alunos possuem sobre imaginação e criatividade na ciência, entre outros aspectos da NdC, sejam tomados para a elaboração e aplicação de estratégias e programas de ensino, como nas transposições didáticas realizadas a partir de episódios da História da Ciência.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos aos professores do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB-USP) Lyria Mori e Carlos Ribeiro Vilela por cederem o tempo necessário para a aplicação dos questionários e a CAPES, pelo apoio na forma de bolsa de mestrado (João P. D. M. Durbano). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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