Universidade do Minho
Instituto de Educação
Carla Belém de Faria Oliveira
outubro de 2017
As atividades laboratoriais e a evolução
concetual de alunos de 9º ano: um estudo
centrado no tema Circuitos Elétricos
Carla Belém de F
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tudo centrado no tema Circuitos Elétricos
UMinho|20
Carla Belém de Faria Oliveira
outubro de 2017
As atividades laboratoriais e a evolução
concetual de alunos de 9º ano: um estudo
centrado no tema Circuitos Elétricos
Trabalho efetuado sob a orientação da
Professora Doutora Laurinda Leite
Relatório de Estágio
Mestrado em Ensino de Física e de Química
no 3.º Ciclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário
Universidade do Minho
Instituto de Educação
iii
À memória da minha querida mãe “Je t’aime”
v
AGRADECIMENTOS
No final desta caminhada, gostaria de expressar o meu reconhecimento a todos aqueles que, direta ou indiretamente, tornaram possível a realização deste trabalho. No entanto, gostaria de nomear e agradecer a alguns deles, pelo seu contributo que deram para o mesmo.
À Professora Doutora Laurinda Leite, não só pela permanente e imprescindível orientação, mas também pelo carinho, apoio e incentivo que manifestou em momentos mais delicados da minha vida.
À Professora Alexandra Pereira, por ter concordado em participar neste projeto e, principalmente, pelo empenho, disponibilidade e compreensão demostrados durante a realização do estágio.
Ao meu grupo de estágio, Manuel, Marisa e Tânia, pela colaboração, apoio e partilha de experiências. Um agradecimento especial à Marisa, pela sua paciência e amizade e pela sua presença constante ao longo deste Mestrado.
Aos meus familiares e amigos, pela paciência, incentivo e compreensão pela falta de atenção, da minha parte, durante esta longa caminhada.
vii
AS ATIVIDADES LABORATORIAIS E A EVOLUÇÃO CONCETUAL DE ALUNOS DO 9º ANO: UM ESTUDO CENTRADO NO TEMA CIRCUITOS ELÉTRICOS
Resumo
Nas suas vivências diárias, as crianças constroem ideias sobre factos e fenómenos físicos e naturais que lhes permitem compreendê-los e explicá-los. Estas ideias podem incluir conceções cientificamente aceites e conceções alternativas. Estas últimas, são ideias cientificamente não aceites, mas que fazem sentido para quem as possui e que são levadas para a escola, podendo interferir negativamente com a aprendizagem formal. Existe uma variedade de metodologias e recursos didáticos que podem ser utilizados com o intuito de, na escola, fazer com que as conceções alternativas dos alunos evoluam no sentido das cientificamente aceites. As atividades laboratoriais são um dos recursos didáticos que podem ser usados em sala de aula para promover a evolução concetual dos alunos.
O tema Circuitos Elétricos, que deve ser abordado no 9º ano de escolaridade, é um tema no qual foram identificadas várias conceções alternativas que persistem em alunos de diversos níveis de escolaridade. Este tema pode ser ensinado através de Atividades Laboratoriais, nomeadamente do tipo Prevê-Observa-Explica-Reflete (POER). É neste contexto que insere o trabalho apresentado neste Relatório de Estágio, que consiste na preparação, implementação e avaliação de uma intervenção pedagógica, centrada na abordagem do tema Circuitos Elétricos, á custa de atividades laboratoriais integradas numa metodologia de ensino que visava a promoção da evolução concetual dos alunos. A intervenção situou-se na disciplina de Ciências Físico-Químicas, do 9º ano de escolaridade, e decorreu numa Escola Básica com 3º ciclo da cidade de Braga, no ano letivo 2012/2013. Foi envolvida na intervenção uma turma, com 23 alunos, com idades compreendidas entre os 14 e os 16 anos.
Antes da intervenção pedagógica, foram identificadas as conceções prévias dos alunos relativamente a conceitos científicos do âmbito do tema Circuitos Elétricos, através de um teste de conhecimentos (pré-teste) elaborado para o efeito. Depois da intervenção, foi aplicado o mesmo teste de conhecimentos (pós-teste), a fim de identificar novamente as conceções perfilhadas pelos alunos e de, por comparação com os resultados obtidos no pré-teste, inferir sobre a eventual evolução da turma no tema em causa. Os resultados sugerem que a estratégia de ensino com recurso a AL do tipo POER, embora pareça ter sido apropriada para a turma, contribuiu modestamente para a aprendizagem dos conteúdos científicos abordados, talvez pelo facto de a lecionação ter sido mais concentrada do que previsto. Assim, antes de nova implementação, essas condições precisam de ser revistas.
ix
LABORATORY ACTIVITIES AND 9th GRADERS’ CONCEPTUAL EVOLUTION: A STUDY FOCUSING ON ELECTRIC CIRCUITS
Abstract
In their daily experiences, children develop ideas on physical and natural facts and phenomena that enable them to interpret and explain the world around them. Those ideas may include scientifically accepted ideas as well as alternative conceptions. Even though the latter are scientifically non-accepted ideas, they make sense to their holders that take them to school where they can impair students from learning the accepted science. A variety of teaching methodologies and tools can be used at school to promote the evolution of students’ alternative conceptions, so that they get closer to the scientifically accepted ones. Laboratory activities are one of the teaching tools that teachers can use to foster students’ conceptual evolution.
The Electric Circuits theme is supposed to be taught to 9th grade students. Several researchers
have identified many persistent alternative conceptions on concepts within the scope of that theme. In addition, the Electric Circuits theme can be taught through laboratory activities of the type Predict– Observe-Explain-Reflect (POER). Hence, this teaching practice report focuses on the design, implementation and evaluation of a pedagogical intervention centred on Electric Circuits, based on laboratory activities integrated into a teaching methodology aiming at promoting students’ conceptual evolution. The intervention was done in the academic year of 2012/2013 within the scope of the 9th grade
Physical Sciences school subject. It took place into a basic school with 3rd cycle, in Braga city. A class
with 23 students, aged between 14 and 16 years, was enrolled into the intervention.
Before the intervention, students’ conceptions on concepts within the scope of Electric Circuits were identified through a test (pre-teste) designed for this purpose. After the intervention, the same test was used again (post-test) to identify students’ conceptions. A comparison of these conceptions with students’ conceptions prior to the intervention was made to infer about students’ conceptual evolution. The results suggest that the POER laboratory activities based teaching methodology gave a moderate contribution for students’ learning of the concepts that were taught. This may be due to the fact that the implementation was quite concentrated on time. This means that the implementation conditions need to be reviewed before the pedagogical intervention is put into practice again.
xi ÍNDICE Declaração ... ii Agradecimentos ... v Resumo... vii Abstract... ix Índice ... xi
Índice de Tabelas ... xiii
Índice de Quadros ... xiv
Índice de Figuras ... xv
Capítulo I – Introdução ... 1
1.1 – Objetivo Geral do Projeto de Intervenção ... 1
1.2 – Estrutura Geral do Relatório de Estágio ... 3
Capítulo II – Enquadramento da Intervenção e da Investigação a ela Associada ... 5
2.1 – Enquadramento Contextual ... 5
2.1.1 – Caracterização da Escola ... 5
2.1.2 – Caracterização da Turma ... 6
2.1.3 – Justificação da Intervenção ... 8
2.2 – Enquadramento Teórico ... 11
2.2.1 – Conceções Alternativas e Ensino Orientado para a Mudança Concetual ... 11
2.2.2 – Conceções Alternativas e Mudança Concetual em Circuitos Elétricos ... 15
2.2.3 – As Atividades Laboratoriais e a Aprendizagem de Conceitos Científicos ... 19
Capítulo III – Objetivo da Investigação Associada à Intervenção ... 25
Capítulo IV – Caracterização da Intervenção e da Investigação a ela Associada ... 27
4.1 – Metodologia de Ensino ... 27
4.2 – Metodologia de Investigação ... 29
Capítulo V – Análise dos Resultados da Intervenção ... 33
5.1 – Corrente Elétrica ... 33
5.2 – Materiais Condutores de Corrente Clétrica ... 34
5.3 – Sentido de Circulação da Corrente Elétrica ... 36
5.4 – Variação da Intensidade da Corrente Elétrica ... 38
xii
5.6 – Corrente Eétrica num Circuito em Série com uma Lâmpada ou duas Lâmpadas ... 42
5.7 – Corrente Eétrica num Circuito com duas Lâmpadas e uma Resistência Instaladas em Série... 45
5.8 – Corrente Elétrica num Circuito com duas Lâmpadas em Série e uma Resistência Instalada em Paralelo com uma das Lâmpadas ... 47
5.9 – Corrente Elétrica em um Circuito com duas Lâmpadas e um Interruptor Aberto em Série e uma Lâmpada em Paralelo ... 50
5.10 – Variação da Diferença de Potencial num Circuito com duas Resistências em Série ... 52
5.11– Conceito de Diferença de Potencial ... 54
Capílulo VI – Conclusões, Limitações e Recomendações ... 57
Referências Bibliográficas ... 63
Anexos ... 67
Anexo 1 – Síntese dos Principais Modelos de Ensino Orientado para a Mudança Concetual... 68
Anexo 2 – Atividades Laboratoriais Utilizadas na Intervenção ... 69
Anexo 3 – Teste de Conhecimentos ... 90
xiii
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 Caracterização dos alunos da turma e respetivos pais 7 Tabela 2 Síntese de estratégias de ensino usadas para promover a MC em conceitos
relacionados com circuitos elétricos (adaptado de Vasconcelos, 1997) 14 Tabela 3 Modelos de circuitos elétricos construídos por alunos (Tasker & Osborne, 1991) 16 Tabela 4 Síntese das dificuldades concetuais e das CA em alunos sobre conceitos
fundamentais de corrente elétrica (adaptado de Dorneles, Araújo & Veit, 2006) 17 Tabela 5 Tipologia das atividades laboratoriais 22 Tabela 6 Síntese geral da sequência das aulas 29 Tabela 7 Distribuição das respostas dos alunos sobre “O que é a corrente elétrica?” pelas
diferentes categorias de resposta, no pré e no pós-teste (f) 33 Tabela 8 Distribuição das respostas dos alunos sobre “os materiais condutores de corrente
elétrica” pelas diferentes categorias de resposta, no pré e no pós-teste (f) 35 Tabela 9 Distribuição das respostas dos alunos sobre “os esquemas em que a lâmpada
acende” pelas diferentes opções de resposta, no pré e no pós-teste (f) 36 Tabela 10 Distribuição das respostas dos alunos sobre a “intensidade da corrente elétrica
em diferentes pontos do circuito” pelas diferentes categorias de resposta, no pré
e no pós-teste (f) 39
Tabela 11 Distribuição das respostas dos alunos a “explicação do brilho de duas lâmpadas idênticas instaladas em série num circuito simples” pelas diferentes categorias de
resposta, no pré e no pós-teste (f) 41
Tabela 12 Distribuição das respostas dos alunos sobre a “explicação do brilho de uma lâmpada, em circuitos com uma ou duas lâmpadas idênticas, instaladas em
série” pelas diferentes categorias de resposta, no pré e no pós-teste (f) 43 Tabela 13 Distribuição das respostas dos alunos sobre a “intensidade da corrente elétrica
num circuito de duas lâmpadas instaladas em série, com uma resistência intercalada entre elas” pelas diferentes categorias de resposta, no pré e no
pós-teste (f) 46
Tabela 14 Distribuição das respostas dos alunos sobre a “intensidade da corrente elétrica num circuito de duas lâmpadas instaladas em série, com uma resistência instalada em paralelo com uma das lâmpadas ” pelas diferentes categorias de
resposta, no pré e no pós-teste (f) 48
Tabela 15 Distribuição das respostas dos alunos sobre a “passagem (ou não) da corrente elétrica num circuito com duas lâmpadas e um interruptor aberto instalados em série e uma lâmpada em paralelo” pelas diferentes categorias de resposta, no
pré e no pós-teste (f) 51
Tabela 16 Distribuição das respostas dos alunos sobre a “variação da ddp num circuito elétrico com duas resistências em série, se o valor de uma das lâmpadas for
aumentado” pelas diferentes categorias de resposta, no pré e no pós-teste (f) 53 Tabela 17 Distribuição das respostas dos alunos sobre o “conceito de ddp” pelas diferentes
xiv
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 1 Conceções alternativas sobre o conceito de corrente elétrica no pré e no pós-teste 34 Quadro 2 Conceções alternativas referentes “aos esquemas de circulação da corrente
elétrica” no pré e no pós-teste 37
Quadro 3 Conceções alternativas sobre “a variação da corrente elétrica ao longo de um
circuito em série” no pré e no pós-teste 40 Quadro 4 Conceções alternativas referentes à “explicação do brilho de duas lâmpadas
idênticas instaladas em série num circuito elétrico simples” no pré e no pós-teste 42 Quadro 5 Conceções alternativas referentes à “explicação do brilho de uma lâmpada, em
circuitos com uma ou duas lâmpadas idênticas, instaladas em série” no pré e no
pós-teste 44
Quadro 6 Conceções alternativas referentes à “explicação do brilho de duas lâmpadas instaladas em série, com uma resistência intercalada entre elas” no pré e no
pós-teste 47
Quadro 7 Conceções alternativas sobre a “intensidade da corrente elétrica num circuito de duas lâmpadas instaladas em série, com uma resistência instalada em paralelo com uma das lâmpadas” no pré e no pós-teste 49 Quadro 8 Conceções alternativas sobre a explicação de “passagem (ou não) de corrente
elétrica num circuito com duas lâmpadas e um interruptor aberto instalados em série e uma lâmpada em paralelo” no pré e no pós-teste 51 Quadro 9 Conceções alternativas sobre a “explicação da variação da ddp num circuito
elétrico com duas resistências em série, se o valor de uma das resistências for
aumentado” no pré e no pós-teste 54
xv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Esquema da investigação associado à intervenção pedagógica 31
Figura 2 Esquema usado na pergunta 3 36
Figura 3 Circuito elétrico usado na pergunta 4 39 Figura 4 Circuito elétrico usado na pergunta 5.1 41 Figura 5 Circuito elétrico usado na pergunta 5.2 43 Figura 6 Circuitos elétricos usados na pergunta 6 45 Figura 7 Circuito elétrico usado na pergunta 7 48 Figura 8 Circuito elétrico usado na pergunta 8 50 Figura 9 Circuito elétrico usado na pergunta 9 52
1
CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO
1.1 – Objetivo Geral do Projeto de Intervenção
As instituições de ensino devem ser locais de aquisição de saberes, bem como de desenvolvimento de atitudes e de valores por parte dos jovens que as frequentam. Todavia, estudos realizados em diversos países têm evidenciado atitudes pouco favoráveis à aprendizagem em ciências, em virtude do modo como o currículo é implementado (King, 2009; Taber & Akpan, 2017).
O Ministério da Educação é o departamento do governo português responsável pela gestão e produção de documentos oficiais na área da educação. Esta função tem-se mantido ao longo dos tempos, apesar de o ministério em causa ter sofrido várias modificações em termos de denominação ao longo dos anos, designadamente Ministério da Educação, entre 1987 e 2011 (Decreto-Lei n.º 329/87, 23 de setembro), Ministério da Educação e Ciência, de 2011 a 2015 (Decreto-Lei n.º 125/2011, 29 de dezembro), e Ministério da Educação, de 2015 até hoje (Decreto-Lei n.º 251-A/2015, 17 de dezembro). Como órgão de tutela do sistema educativo, tem demostrado uma preocupação com os princípios orientadores do sistema educativo, com a finalidade de melhorar os resultados de aprendizagem dos alunos, nos ensinos básico e secundário, e tem vindo a produzir documentos de apoio aos intervenientes na educação. Neste sentido, o Ministério da Educação e Ciência, em dezembro de 2011, revogou o Currículo Nacional do Ensino Básico (CNEB), tendo publicado em Diário da República, o Despacho n.º 17169/2011, a 12 de dezembro, a informação de que o documento “não reúne condições de ser orientador da política educativa preconizada para o Ensino Básico, pelo que se dá por finda a sua aplicação”. No entanto, devido á falta de novo documento orientador, o CNEB continuou a ser um dos guias, tanto para a elaboração de manuais escolares, como para os professores, no ano letivo 2012/2013.
Na sequência da revogação do CNEB, através do mesmo Despacho (Despacho n.º 17169/2011, 23 de setembro), o ministério decidiu proceder à elaboração de documentos que explicitassem prioridades nos conteúdos fundamentais dos programas (que se mantinham em vigor) na forma de Metas Curriculares. Contudo, só passado mais de um ano, foi publicado o Despacho nº 15971/2012, de 14 de dezembro, que define um calendário de implementação obrigatória das Metas Curriculares para as disciplinas do ensino básico e secundário, sendo que na disciplina de Ciências Físico-Químicas, a aplicação foi iniciada em 2014/2015, no 7º e 8º anos, e em 2015/2016, no 9º ano de escolaridade. Em abril de 2013 o Ministério homologou as Metas Curriculares para a disciplina de Ciências Físico-Químicas do 3º ciclo (Despacho n.º 5122/2013, 16 de abril), baseadas nas Orientações Curriculares
2
para o 3º Ciclo do Ensino Básico: Ciências Físicas e Naturais (OCCFN), de 2001 (MEC, 2013). Devido à ausência de documentação homologada, nomeadamente para o ano letivo 2012/2013, os professores tiveram que continuar a orientar-se pelas OCCFN.
As OCCFN são consistentes com as ideias defendidas por diversos autores (Bulte et al, 2006; Cachapuz, Praia & Jorge, 2004; Martins et al, 2009) de que cabe aos professores transformar o ensino das ciências, deixando o ensino dito tradicional, centrado no professor, e passando a adotar um ensino centrado no aluno, mais apelativo e adaptado ao contexto específico em que lecionam, recorrendo a metodologias mais eficientes, com o objetivo de motivar os alunos para a aprendizagem e os preparar para uma participação mais ativa e responsável na sociedade. Uma consequência dessa mudança seria a de que o professor assumiria o papel de mediador ou orientador da aprendizagem (Cachapuz, Praia & Jorge, 2004), promovendo a atuação do aluno e fomentando a aprendizagem sobre “questões tão complexas como julgamentos de valor, compreensão da natureza da Ciência, capacidade de tomada de decisão, conhecimentos efetivamente construídos e evolução de conceitos” (Taber & Akpan, 2017, p.3). King (2009) defende que a introdução de temas que envolvam a realidade quotidiana do aluno, para além de aumentar o interesse dos jovens pelas ciências, permite-lhes desenvolver competências e adquirir conhecimentos, relevantes para o estabelecimento de relações entre as problemáticas abordadas na escola e a realidade que os rodeia.
Note-se que, através das interações com o meio envolvente, os jovens constroem um conjunto de ideias e expectativas associadas à forma como os objetos são e se movimentam e transferem estas mesmas ideias para outras situações diferentes daquelas em que foram constituídas (Driver et al, 1994). As construções pessoais, desenvolvidas durante os primeiros anos de vida, são interpretações de eventos ou de fenómenos, com uma lógica própria, que são compatíveis com as experiências vivenciadas pelos jovens (Driver et al, 1994). Estas crenças ou ideias encerram conceções cientificamente aceites e conceções alternativas (CA) que diferem das versões cientificamente aceites e que podem impedir a aprendizagem destas, em sala de aula (Childs & Sheehan, 2009). Esta razão é o que torna a identificação dessas ideias indispensável (Nunes & Dantas, 2012; Taber & Akpan, 2017), para depois poder agir sobre elas, alterando-as ou aperfeiçoando-as, quando necessário. Note-se que as CA são as ideias que diferem das aceites pela comunidade científica, mas que fazem sentido para o individuo que as possui para explicar situações decorrentes do seu dia a dia (Leite, 1993). O diagnóstico das conceções, construídas pelo aluno ao longo da sua vida, antes do ensino formal é fundamental para o professor poder escolher as estratégias de ensino mais capazes de contribuir para a mudança conceptual (MC) do aluno e para a aprendizagem das conceções cientificamente aceites (Cachapuz, Praia & Jorge, 2004; Childs & Sheehan,
3
2009). Caso esta etapa não seja realizada, a aprendizagem significativa poderá ser colocada em risco (Childs & Sheehan, 2009).
Existe uma variedade de estratégias que podem ser utilizadas com o intuito de, na escola, fazer com que as conceções dos alunos evoluam no sentido das cientificamente aceites. Estudos realizados por diversos autores (Abrahams, 2011; Cachapuz, Praia & Jorge, 2004; Taber & Akpan, 2017; Vasconcelos, 1997), bem como as OCCFN aconselham a abordagem dos conteúdos em sala de aula de forma completa, ou seja, introduzindo contextos que circundam o aluno no seu dia a dia, através de atividades laboratoriais (AL). Estas atividades podem despertar, ainda mais, as suas motivações pela aprendizagem em ciências, para além de proporcionarem aos alunos oportunidades para uma aprendizagem mais fundamentada e profunda (Cachapuz, Praia & Jorge, 2004), desde que sejam adequadamente utilizadas. Uma AL, executada pelos alunos, individualmente ou em pequenos grupos, ou pelo professor, em regime de demostração, pode provocar a reconstrução do pensamento do aluno e permitir-lhe aprender a fazer ciências (Leite, 2001), desenvolvendo competências de previsão, observação e interpretação e integrando os conceitos científicos (Cachapuz, Praia & Jorge, 2004).
Neste contexto, pareceu ser importante preparar o tema Circuitos Elétricos para ser ensinado aos alunos através de AL, uma vez que é um tema que tem relação com o dia a dia dos alunos, que envolve conceitos sobre os quais a investigação sugere que os alunos, provavelmente, possuem CA (Afra, Osta & Zoubeir, 2009; Campos, 2009; Dorneles, Araújo & Veit, 2006; Tasker & Osborne, 1991; Vasconcelos, 1997) e que pode ser ensinado através de AL, designadamente do tipo Prevê-Observa-Explica-Reflete (POER), as quais podem contribuir, positivamente, para a evolução dessas conceções, no sentido da sua aproximação face às conceções cientificamente aceites (Leite, 2002; Vasconcelos, 1997). Atendendo a estes factos, o objetivo deste estudo foi: averiguar o efeito das AL do tipo POER na evolução concetual de alunos de 9º ano de escolaridade, no tema Circuitos Elétricos.
Este tópico programático selecionado, segundo as OCCFN em vigor à data de realização do estudo, enquadra-se no tema “Viver Melhor na Terra” e na unidade Sistemas Elétricos e Eletrónicos. Apesar de, por motivos imprevistos, o relatório só agora ser elaborado, o estudo foi desenvolvido no ano letivo 2012/2013, numa turma de 9º ano de uma Escola Básica com 3º ciclo da cidade de Braga e a sua preparação contou com a colaboração da Orientadora Cooperante.
1.2 – Estrutura Geral do Relatório de Estágio
O presente relatório está organizado em seis capítulos. No primeiro capítulo, Introdução, apresenta-se e contextualiza-se, sucintamente, a incidência da intervenção pedagógica e o objetivo geral
4
da investigação associado a essa intervenção (1.1), bem como a estrutura do relatório (1.2).
No segundo capítulo, Enquadramento da Intervenção e da Investigação a ele Associada, dividido em dois subcapítulos, apresenta-se o Enquadramento Contextual (2.1) da intervenção e o Enquadramento Teórico (2.2) da mesma. No primeiro caso, caracteriza-se a escola e a turma, e justifica-se o tipo de intervenção pedagógica a realizar. No justifica-segundo caso, revê-justifica-se literatura relacionada com as temáticas em que incidiu a intervenção. Essa revisão incide nos temas: Conceções Alternativas e Ensino Orientado para a Mudança Concetual; Conceções Alternativas e Mudança Concetual em Circuitos Elétricos; As Atividades Laboratoriais e a Aprendizagem de Conceitos Científicos.
No terceiro capítulo, apresenta-se o objetivo da investigação associada ao projeto de intervenção. Definido tendo em atenção a escola e a turma, são eles que determinam o que fazer e como fazer, quer ao nível pedagógico-didático (ensino do tema) quer ao nível da recolha e análise de dados a efetuar (ou seja, ao nível da investigação).
No quarto capítulo, Caracterização da Intervenção e da Investigação a ele Associada, dividido em dois subcapítulos, caracteriza-se a Metodologia de Ensino utilizada para lecionar o tema em causa (4.1) e a Metodologia de Investigação dotada para tentar avaliar a intervenção didática realizada (4.2).
No quinto capítulo, Análise dos Resultados da Intervenção, apresentam-se os resultados obtidos, antes (através do pré-teste) e depois (através do pós-teste) da intervenção pedagógica, bem como a análise da evolução observada do pré para o pós-teste. Além disso, discutem-se os resultados tendo em conta o objetivo da investigação e a literatura revista. Este capítulo encontra-se dividido em 11 subcapítulos, cada um deles dedicado à análise dos resultados obtidos com uma das questões incluídas no pré e no pós-teste, nomeadamente: Corrente Elétrica (5.1); Materiais Condutores de Corrente Elétrica (5.2); Sentido de Circulação da Corrente Elétrica (5.3); Variação da Intensidade da Corrente Elétrica (5.4); Corrente Elétrica em um Circuito em Série (5.5); Corrente Elétrica num Circuito em Série com uma Lâmpada ou duas Lâmpadas (5.6); Corrente Elétrica num Circuito com duas Lâmpadas e uma Resistência Instaladas em Série (5.7); Corrente Elétrica num Circuito com duas Lâmpadas em Série e uma Resistência Instalada em Paralelo com uma das Lâmpadas (5.8); Corrente Elétrica em um Circuito com duas Lâmpadas e um Interruptor Aberto em Série e uma Lâmpada em Paralelo (5.9); Variação da Diferença de Potencial num Circuito com duas Resistências em Série (5.10); Conceito de Diferença de Potencial (5.11).
No sexto e último capítulo, Conclusões, Limitações e Recomendações, apresentam-se as conclusões deste estudo e as limitações que afetam o mesmo, bem como sugestões para futura lecionação do tema e para investigações relacionadas com a temática do presente estudo.
5
CAPÍTULO II – ENQUADRAMENTO DA INTERVENÇÃO E DA INVESTIGAÇÃO A ELA ASSOCIADA
2.1 – Enquadramento Contextual 2.1.1 – Caracterização da Escola
A Escola Básica com 2º e 3º ciclo (EB2,3) selecionada para a realização da intervenção pedagógica encontra-se situada no centro da cidade de Braga. A escola pertence a um agrupamento composto por cinco escolas, sendo a escola escolhida sede do agrupamento (PEAa, 2009).
A constituição do agrupamento iniciou-se no ano de 2001, envolvendo duas escolas: a referida EB2,3 ou seja, uma escola básica com 2º e 3º ciclo; e uma escola básica com 1º ciclo, EB1. Numa segunda etapa, no ano de 2002, a estas duas escolas juntou-se uma escola EB1 c/ JI ou seja, uma escola básica com 1º ciclo e com jardim de infância. Finalmente, no ano de 2003, o processo de formação do Agrupamento de Escolas foi concluído, agregando as restantes duas escolas EB1 c/ JI. (PEAa, 2009).
Quanto aos recursos humanos, o agrupamento admitia 2447 alunos e 217 professores em 2008 (IGE, 2008). De acordo com o Relatório de Avaliação Externa da Escola, existia, na escola sede, uma heterogeneidade de alunos, em virtude do nível socioeconómico e cultural das famílias de diferentes nacionalidades (ex.: brasileiras, ucranianas) e etnias (nomeadamente, de etnia cigana) que o agrupamento albergava (IGE, 2008). No que concerne ao pessoal docente, neste agrupamento, 35% eram professores titulares e os restantes eram professores dos Quadros de Escola ou de Zona Pedagógica (IGE, 2008). Passados quatro anos, foi realizada uma nova avaliação externa das escolas e, segundo o respetivo relatório (IGEC, 2013), o número de recursos humanos diminuiu para 2005 alunos e 170 professores (95% eram do quadro), 50 assistentes operacionais, nove assistentes técnicos e um técnico superior (psicólogo).
Segundo o Relatório de Avaliação Externa (2008), este agrupamento possuía pontos fortes como por exemplo:
“A consolidação dos bons resultados académicos, nos vários ciclos; A existência de uma cultura e de uma prática de articulação interdepartamental, com coordenação consolidada; O ambiente de respeito, cordialidade e entreajuda entre professores, funcionários e alunos; A liderança forte dos órgãos de gestão; A formação interna proporcionada pelo agrupamento, a partir das necessidades identificadas pela secção de formação; O espírito colaborativo das associações de pais e a participação da comunidade nas atividades escolares” (p.13).
Posteriormente, segundo o novo Relatório de Avaliação Externa das Escolas (2013), o agrupamento detinha novos pontos fortes como:
6
“O desenvolvimento de iniciativas de combate e prevenção da indisciplina com reflexos no bom ambiente educativo; As práticas diferenciadas e eficazes de apoio aos alunos, promotoras da inclusão social e com impacto positivo nos resultados escolares; A diversidade e pertinência dos projetos desenvolvidos em parceria com as instituições na melhoria do serviço educativo ” (p.9).
Em suma, pode referir-se que, entre os relatórios de 2008 e 20013, o agrupamento manteve o dinamismo, estabilidade e profissionalismo, nomeadamente, do seu corpo docente. Segundo o Projeto educativo, essas caraterísticas do agrupamento faziam com que fosse solicitado por várias universidades para receber estagiários, cooperando, assim, na formação inicial de professores (PEAa, 2009).
Uma das insatisfações apontadas no Relatório de Avaliação Externa de 2008 era a “carência de conforto das salas de aula e a necessidade de melhores espaços, essencialmente, na escola sede” (IGE, 2008, p.13). Talvez por esta razão, no decorrer do ano letivo 2012/2013, foi iniciada a modernização das instalações da escola sede, a qual se prolongou até ao final do ano letivo. Uma consequência dessa intervenção com vista à requalificação da Escola foi a indisponibilidade de laboratórios ou mesmo de materiais de laboratório durante o ano de 2012/13. Este aspeto condicionou fortemente o tipo de aulas que poderia ser dado ao longo do ano, pois a escola funcionava em contentores, que ofereciam condições razoáveis em termos de sala de aulas, tinha uma biblioteca a funcionar, que permitia acesso á Internet, mas não havia laboratórios, nem integrados nem disciplinares. As novas instalações entraram em funcionamento no ano letivo 2014/2015 (PE, 2015), ou seja, depois de este estágio, na Escola, ter terminado.
2.1.2 – Caracterização da Turma
No início do ano letivo, os diretores de turma procederam a um levantamento de informações sobre os alunos, por forma a obterem uma caraterização de cada turma. Essa recolha de informação foi efetuada através de um questionário fornecido aos alunos e respondido por estes. Com essa informação os diretores de turma pretendiam, para além de confirmar os dados dos alunos, obter informações sobre a relação aluno-escola, bem como dados sobre os respetivos pais. O questionário incluía perguntas centradas em: dados e hábitos pessoais e familiares do aluno, condições para e tempo dedicado ao estudo, disciplinas preferidas e que lhe ofereciam dificuldades e profissão que gostariam de desempenhar no futuro. Essa informação foi reunida numa tabela, elaborada pelos diretores de cada turma, e posteriormente fornecida aos restantes professores da turma, para assim conhecerem um pouco melhor cada aluno e a turma, como um todo. A tabela 1 foi obtida a partir da informação reunida pela Diretora de Turma.
7
Tabela 1: Caracterização dos alunos da turma e dos respetivos pais
(N=23)
Dimensões Variáveis Categoria Nº de alunos
Dados dos alunos Idade 14 anos 13
15 anos 7
16 anos 3
Sexo Feminino 17
Masculino 6
Retenções (*) 9º ano 2
Nos anos anteriores 8 Não tem retenções 14
Subsídio escolar Não 9
Sim 14
Relação aluno–escola Tempo de estudo semanal Menos de 30 minutos 3 30 – 60 minutos 14 60 – 120 minutos 3 Mais de 120 minutos 3 Disciplina preferida Ciências Físico-Químicas 1
Outras 22
Disciplina com mais dificuldade Ciências Físico-Químicas 2
Outras 21
Ingressar no ensino superior Não sabe 2
Não 3
Sim 18
Dados dos pais Situação profissional do pai Desempregado 2
Empregado 17
Não há dados 4 Pai possui habilitação superior Não 21
Sim 2
Situação profissional da mãe Desempregado 3
Empregado 18
Não há dados 2 Mãe possui habilitação superior Não 22
Sim 1
(*) Nota: dos 23 alunos da turma, uma aluna sofreu duas retenções em anos escolares diferentes.
Atendendo ao horário escolar da professora cooperante, à sua disponibilidade e à disponibilidade da estagiária, a turma selecionada para a intervenção pedagógica aqui relatada foi uma turma do 9º ano de escolaridade.
A turma em questão era constituída por 25 alunos, 17 raparigas e oito rapazes. Porém, no início do segundo período escolar, dois dos alunos, do sexo masculino, emigraram, tendo, por isso, o público-alvo desta investigação ficado reduzido a 23 alunos. A turma ficou, portanto, com uma dimensão normal, mas com muito mais raparigas do que rapazes. As idades destes alunos estavam compreendidas entre os 14 (a maioria) e os 16 anos (tabela 1), o que significa que alguns alunos tinham uma idade superior à normal para o ano de escolaridade em causa, por terem ficado retidos. Na verdade, nove alunos desta
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turma haviam ficado retidos ao longo dos seus percursos escolares. Desses, duas alunas tinham ficado retidas no 9º ano de escolaridade e uma destas tinha já tido uma outra retenção, no 2º ano.
Em relação aos progenitores destes alunos, verificou-se a maior parte dos pais tinha emprego, cinco pais estavam desempregados e faltavam dados sobre seis. Verificou-se que a maioria dos pais (pai e mãe) não possuía habilitação superior e que apenas dois pais e uma mãe eram detentores de uma licenciatura. Esta constatação, aliada ao facto de 15 alunos beneficiarem de subsídio escolar, sugere que, do ponto de vista socioeconómico, as famílias dos alunos da turma pertenciam a um estrato socioeconómico médio/baixo.
Quando os alunos foram informados, pela professora cooperante, que, durante o ano letivo, na sua disciplina de Ciências Físico-Químicas, seria realizada uma intervenção pedagógica, por parte da professora estagiária, sobre Circuitos Elétricos, uma aluna evidenciou um grande entusiasmo pelo facto de o tema a ser abordado em sala de aula estar relacionado com a profissão do seu pai, pois, assim, poderia esclarecer eventuais dúvidas que surgissem em casa e desafiar os conhecimentos do seu pai sobre o tema.
No que concerne à relação aluno – escola, de acordo com os dados apresentados na tabela 1, a maioria dos alunos manifestou possuir alguns hábitos de estudo e vontade de ingressar na universidade, para se tornarem médicos, educadores, informáticos, advogados, professores, entre outros. Quando se questionou os alunos sobre quais eram as suas disciplinas preferidas, apenas dois alunos responderam que preferiam a disciplina de Ciências Físico-Químicas. Contudo, quando se lhes perguntou em que disciplinas tinham mais dificuldades, apenas dois alunos responderam que sentiam dificuldades nessa mesma disciplina. Com base nestes dados sumários, pareceu poder antecipar-se que os alunos poderão não oferecer resistências à realização de aprendizagem no âmbito da disciplina de Ciências de Físico-Químicas.
2.1.3 – Justificação da Intervenção
A intervenção pedagógica foi implementada numa turma do 9º ano de escolaridade na disciplina de Ciências Físico-Químicas, de uma das escolas com 2º e 3º ciclo situadas na cidade de Braga, no ano letivo 2012/2013, como referido anteriormente. Ao longo desse ano letivo, a escola foi submetida a uma modernização das suas instalações, pelo que as condições, em termos de uso de instalações/espaços e de materiais didáticos durante o tempo em que decorreu a intervenção, foram limitados. Este aspeto condicionou fortemente o tipo de aulas que poderia ser dado ao longo do ano, pois a escola funcionou em contentores, desde o segundo período letivo. Durante esse tempo, a escola oferecia condições
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razoáveis, em termos de sala de aulas, tinha uma biblioteca a funcionar, que permitia acesso á Internet, mas não havia laboratórios, nem integrados (de ciências) nem disciplinares (de física, biologia, etc.). Esta situação foi de grande relevância para a intervenção pedagógica uma vez que esta se baseou na realização de AL. Assim, para colocar a intervenção em prática e para obter sucesso com a sua implementação foi necessário recorrer a materiais e equipamentos disponibilizados pela Universidade do Minho, que, por vezes, não foram suficientes, e substituir AL que deveriam ser realizadas pelos alunos por demonstrações realizadas pela professora estagiária. Além disso, sala de aula (num contentor) funcionava, simultaneamente como um laboratório de física onde eram realizadas as atividades.
Apesar de, no início do ano letivo, os alunos da turma terem manifestado uma relação agradável com a escola, através da observação de algumas aulas, verificou-se que a turma parecia não estar interessada na escola, em geral. Esta evidência comportava uma incompatibilidade com a intenção manifestada pelos alunos de ingressar em cursos universitários. Acresce que a maioria dos alunos revelou-se pouco participativa nas aulas. Porém, por vezes, fizeram a ponte entre conhecimentos adquiridos nas aulas e situações do quotidiano. Esta atitude sugeria que os alunos gostavam de relacionar o que aprendiam na escola com fenómenos que ocorria no seu dia a dia, formulando explicações sobre os mesmos.
Quanto ao comportamento, constatou-se que um pequeno grupo de alunos era muito indisciplinado, tornando as aulas (quer aquelas em que houve desdobramento quer aquelas em que a turma estava junta), muito ruidosas. Apesar do conselho de turma ter considerado, no final do primeiro período, o comportamento da turma satisfatório, a Diretora de Turma sugeriu que se efetuasse uma alteração na planta da turma, de modo a separar esses alunos e a melhorar o seu comportamento. Contudo, os alunos desse grupo, apesar de dispersos pela na sala de aula, continuaram a perturbar o decorrer das aulas, nomeadamente, na disciplina de Ciências Físico-Químicas. O conselho de turma, no final do segundo período, continuou a classificar o comportamento da turma como satisfatório.
Em termos de formação prévia, os resultados obtidos no teste diagnóstico, realizado no início do ano letivo, e no primeiro teste de Ciências Físico-Químicas, realizado a meio do primeiro período, não corresponderam às expectativas dos alunos nem da professora titular da turma, ou seja, da Orientadora Cooperante. No caso do teste diagnóstico, a professora titular da turma identificou dificuldades por parte dos alunos na interpretação de gráficos, na resolução de problemas e na conversão de unidades, ou seja, em aspetos que os alunos que chegam a este ano de escolaridade são supostos dominar. No primeiro teste, os resultados obtidos foram: nove positivas (três das quais acima dos 69% e as restantes seis entre 54% e 67%) e 16 negativas (todas abaixo dos 41%), ou seja, classificações bastante baixas.
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No final do primeiro período letivo, verificou-se que 50% dos alunos tinham três ou mais níveis negativos. Esta percentagem foi mais notória nas três seguintes disciplinas: Ciências Físico-Químicas, Inglês e Matemática. No final do segundo período, esta situação agravou-se, tendo o conselho de turma classificado o aproveitamento global da turma como pouco satisfatório, uma vez que dos 23 alunos que constituíam a turma, apenas sete alunos não apresentaram qualquer nível inferior a três, e os restantes alunos, em média, possuíam quatro níveis negativos. Mais preocupante foi o caso de uma aluna que, de três níveis negativos, no final do primeiro período, passou para seis, no segundo período, e o caso de uma outra aluna que de quatro níveis inferiores a três passou a nove. Em relação à disciplina de Ciências Físico-Químicas, a recuperação de níveis negativos foi significativa, ou seja, de 13 níveis, no primeiro período, passaram para 5 níveis no final do segundo período escolar. No entanto, a turma continuou com grandes dificuldades de aprendizagem e desinteresse pela escola, apesar de os resultados na disciplina de Ciências Físico-Químicas ter melhorado bastante. Assim, pareceu que seria fundamental, no decorrer da intervenção pedagógica, encontrar formas de estimular o interesse dos alunos pela escola, bem como contribuir para o sucesso escolar de todos os alunos na disciplina de Ciências Físico-Químicas.
Quanto ao interesse pelas AL, a Orientadora Cooperante, que lecionou, nesse ano, nessa turma pela primeira vez, considerou que são um tipo de recurso que, geralmente, desperta o interesse e a curiosidade de todos os alunos. Esta informação foi, por nós, confirmada em diálogo com os alunos, mediante as seguintes questões: O que entendem por AL?; Recordam-se de algumas AL realizadas nos anos anteriores?; Que material de laboratório?; Conheciam algumas regras a respeitar quando se trabalhava em laboratório?; Que opiniões têm sobre este tipo de atividade?; O que pensa da ideia de se adotar AL como estratégia de ensino nas aulas do 9º ano?
Face ao interesse dos alunos em prosseguir estudos, ao relacionamento que estabeleceram entre os conhecimentos de Física e Química e os fenómenos que os rodeiam, o gosto pelas AL, a falta de disciplina na sala de aula e os baixos resultados, pareceu ser adequado adotar abordagens didáticas que fossem potencialmente motivadoras e facilitadoras de uma ligação da Física e Química com situações do quotidiano. Fenómenos e objetos do dia a dia pareceram ser um ponto de partida favorável para captar o interesse dos alunos pelos assuntos a serem lecionados. Para além disso, o recurso a AL do tipo POER pode promover a participação ativa dos alunos na situação de aprendizagem. Como se poderá constatar adiante na secção 2.2, com este tipo de atividades, os alunos disporão de um tempo para discutir, trocar ideias e refletir sobre as ideias que perfilham acerca de um determinado fenómeno, o que, consequentemente, facilitará a reconstrução dessas ideias e a aprendizagem do conhecimento científico e deverá conduzir a um maior sucesso da sua aprendizagem.
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A intervenção pedagógica atendeu, assim, a alguns dos princípios orientadores referidos no Projeto Educativo do Agrupamento que estava em vigor em 2012/2013, destacando-se os seguintes:
“[…] “desenvolver nos alunos o gosto pela aprendizagem e o desejo de continuar a aprender ao longo da vida”; […] “fomentar e valorizar o uso da Língua Portuguesa na transversalidade do currículo e em todos os espaços de interação escolar”; […] “contribuir para a formação de cidadãos críticos, responsáveis e empenhados numa sociedade melhor”; […] “promover a curiosidade científica e experimental, o desenvolvimento da imaginação, da criatividade e a tomada de decisões, tornando os alunos cidadãos empreendedores ao longo da vida”; […] “proporcionar novas experiências de aprendizagem em contexto de sala de aula“; [ …] “melhorar os índices e qualidade de sucesso escolar”; […] “preparar os alunos para os desafios da sociedade de informação e do conhecimento” (PEAb, 2009, p.4-5).
2.2 – Enquadramento Teórico
2.2.1 – Conceções Alternativas e Ensino Orientado para a Mudança Concetual
Desde muito pequenas, as crianças constroem ideias nas suas interações com o mundo físico e natural. Estas ideias prévias, construídas antes do ensino formal, são geradas pelas crianças com o objetivo de explicar e entender o mundo que as rodeia (Allen, 2010), são subjetivas e nem sempre coincidem com as conceções aceites (Driver et al, 1994; Santos, 1991). Neste último caso, diz-se que essas ideias são CA. Entende-se por CA as
“ideias e explicações dos indivíduos que, não consistindo em erros fortuitos […], não coincidem com as aceites pela comunidade científica mas fazem sentido e são úteis para aqueles que as possuem, na medida em que […] são adequadas à resolução das suas tarefas de homem de rua” (Leite, 1993, p.
18-19).
As CA perfilhadas pelas crianças podem ter diferentes origens, nomeadamente, sensorial, induzida e analógica, designando-se, respetivamente, espontâneas, sociais e analógicas (Pozo & Gómez, 1998). Estes autores referem que: as conceções espontâneas, de origem sensorial, formam-se espontaneamente quando as crianças interagem diretamente com o mundo natural e tentam interpretá-lo; as conceções induzidas, de origem cultural, abrangem um conjunto de crenças partilhadas por um dado grupo social, sobre factos e fenómenos, as quais são transmitidas às crianças, por diferentes meios, incluindo a linguagem e os meios de comunicação social; as conceções analógicas abrangem um conjunto de ideias desenvolvidas pelas crianças quando tentam explicar e / ou interpretar a informação ou situações novas por analogia com outras que, erradamente, consideram análogas àquelas.
As CA com que o aluno inicia o seu percurso educacional, apesar de criarem barreiras à aprendizagem, ou seja, dificultarem a adoção de conceções cientificamente aceites relativas aos conteúdos a serem lecionados, podem, também, orientar o professor no processo de ensino, no sentido de adequar as suas estratégias às exigências da MC do aluno (Allen, 2010; Campos, 2009; Hierrezuelo
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Moreno & Montero Moreno, 1988; Santos, 1991). O professor, ao conhecer as conceções alternativas perfilhadas pelos alunos, pode desenvolver estratégias de ensino que favoreçam a reconstrução dessas conceções, de modo a que se aproximem das conceções cientificamente aceites (Santos, 1991; Scarinci et al, 2009) e a aumentar a probabilidade de ocorrer uma aprendizagem sólida e eficaz (Franzoni, Laburú & Moura, 2010).
Esta orientação geral era adotada pelo CNEB que reconhecia a importância de os professores terem conta o conhecimento prévio dos alunos, na sala de aula, recomendando que o professor deve, “[…] sempre que possível recorrer a situações do quotidiano e aos conhecimentos que os alunos já têm […]” (DEB, 2001a, p. 140). Acrescenta ainda que, para tal, o professor deve apelar aos “[…] saberes culturais e sociais (questionamento da realidade envolvente numa perspetiva ampla), assim como aos do senso comum (as histórias locais, as metáforas, as conceções populares).” (DEB, 2001a, p. 130).
Contudo, as CA dos alunos podem persistir, inalteradas, ao ensino formal (Campos, 2009; Driver et al, 1994; Cosgrove & Osborne, 1991) ou ressurgir após uma aparente mudança (Cosgrove & Osborne, 1991; Santos, 1991). Cosgrove & Osborne (1991) estudaram esta situação, apresentando, a uma turma de 15 alunos, com onze anos, quatro modelos sobre possíveis direções de circulação de corrente elétrica num circuito elétrico simples, antes do ensino, imediatamente após o ensino e passado algum tempo. Este estudo revelou que 7% dos alunos escolheram corretamente o modelo para a direção de circulação da corrente elétrica, antes do ensino, e que, após o ensino, a percentagem aumentou para 86%. No entanto, passado um ano, essa percentagem baixou para 47%, ou seja, o grupo regrediu.
Autores como Gravina & Buchweitz (1994) consideram que a mudança das CA nem sempre é possível e que, por vezes, o que se pode e deve fazer é tentar fomentar a sua evolução para que, gradualmente, se aproximem das conceções cientificamente aceites. Na verdade, quando estão envolvidas CA, a aprendizagem, que requer mudança concetual, pode ocorrer por evolução (ou captura) concetual ou por troca concetual (Hierrezuelo Moreno & Montero Moreno, 1988; Santos, 1991). De um modo geral, a captura concetual acontece quando a mente do aluno agrega novas informações às conceções, alternativas, anteriores, por forma a estabelecer relações entre elas, que conduzem a uma evolução dessas conceções (Hierrezuelo Moreno & Montero Moreno, 1988; Santos, 1991), que as aproxima das cientificamente aceites. Por seu lado, a troca concetual acontece quando o aluno abandona as CA substituindo-as por novas conceções, desejavelmente, cientificamente aceites (Hierrezuelo Moreno & Montero Moreno,1988; Santos, 1991).
Porém a mudança concetual não é um processo de fácil realização, pois, para que seja possível a sua ocorrência, é necessário que se verifique um conjunto de situações ou predisposições por parte
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do aluno que a favoreçam. Autores como Posner et al (1982) propuseram quatro condições essenciais para que mudança concetual ocorra: a) Insatisfação do sujeito com as suas CA, provocada pela criação de conflito cognitivo; b) Inteligibilidade da nova conceção, ou seja, a nova conceção deve ser coerente, compreensível e significativa para o sujeito; c) Plausibilidade da nova conceção para o sujeito, o que significa que essa nova conceção tem que fazer sentido para o aluno; d) Utilidade da nova conceção para o sujeito, ou seja, essa conceção deve parecer ao sujeito mais útil que a sua anterior conceção (conceção alternativa).
Diversos autores propuseram e/ou testaram diferentes modelos de ensino orientado para a MC. Esses modelos baseiam-se numa perspetiva construtivista, pelo que assumem que o aluno deve ser envolvido ativamente no processo de aprendizagem, através de estratégias que fomentem a reconstrução e/ou o desenvolvimento do seu próprio conhecimento prévio (Allen, 2010; Hierrezuelo Moreno & Montero Moreno,1988; Leite, 1993; Santos, 1991). Estes modelos colocam o aluno no centro do processo de ensino, valorizando as conceções, cientificamente aceites ou não, que ele constrói, a partir do meio envolvente, e rejeitam a ideia de que o aluno chega à sala de aula com uma mente vazia (Santos, 1991). Além disso, consideram que o aluno é responsável pela sua aprendizagem embora esta possa e deva ser facilitada por interações com os professores e pelos colegas.
Em 1993, Leite sistematizou os principais Modelos de Ensino Orientado para a Mudança Concetual (MEOMC) que até então haviam sido propostos por diferentes investigadores que trabalhavam nesta temática (Anexo 1). A análise comparativa desses modelos evidencia a existência de fases comuns a todos eles (Leite, 1993), tais como: a tomada de consciência do aluno sobre as suas próprias conceções, a fim de ficar mais recetivo à análise crítica das mesmas; a reestruturação cognitiva do aluno, nomeadamente através da criação do conflito cognitivo e da resolução desse conflito; a possibilidade de o aluno aplicar as suas novas conceções a situações diferentes daquelas em que forma adquiridas, para que a MC seja efetiva. Contudo, estes modelos divergem no modo de criar o conflito cognitivo, com vista à facilitação da reestruturação cognitiva (Leite, 1993), na medida em que uns defendem a criação de conflito cognitivo, através da apresentação de situações que se pensa que colidem com as ideias dos alunos, e outros defendem a criação do conflito cognitivo através da discussão das diferentes ideias perfilhadas pelos alunos. Leite (1993) defende que a criação do conflito cognitivo é importante porque provoca insatisfação nos alunos com as suas próprias ideias e que essa insatisfação resulta da constatação das insuficiências ou limitações destas para explicar um dado fenómeno ou situação problemática apresentados aos alunos. Todavia, esta autora reconhece a dificuldade em provocar o conflito cognitivo, uma vez que nem sempre é fácil mostrar aos alunos, de forma convincente, que as
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ideias que eles possuem não funcionam em determinadas condições ou não são as que melhor explicam um dado fenómeno ou situação (Leite, 1993).
Vasconcelos (1997) efetuou uma síntese de estratégias de ensino, apresentadas por vários autores, que visam fomentar a evolução ou a MC dos alunos em conceitos relacionadas com Circuitos Elétricos (tabela 2).
Tabela 2: Síntese de estratégias de ensino usadas para promover a MC em conceitos relacionadas com circuitos elétricos (adaptada de Vasconcelos, 1997)
Fases Objetivos Atividades
Consciencialização
Diagnóstico – Loureiro, 1991 Focagem – Cosgrove e Osborne,
1985; Varela et al, 1988
incentivar os alunos a exprimirem e a tomarem consciência das suas ideias sobre circuitos elétrico
representação de circuitos simples
elaboração de previsões sobre esses circuitos
Conflito cognitivo
Desafio - Cosgrove e Osborne, 1985; Varela et al, 1988
confrontar os alunos com os resultados das suas previsões, provocando o conflito concetual se necessário
promover e desenvolver o espírito de abertura e crítica
realização de atividades laboratoriais:
- com dois amperímetros (conservação e direção da corrente elétrica)
- observação de lâmpadas (para a polaridade dos elementos)
Reestruturação
Reestruturação das CA– Loureiro, 1991
analisar a plausibilidade de
outras explicações para os fenómenos
tirar conclusões sobre os resultados das experiências generalizar com base nos
resultados /formular conceitos
discussão das ideias com colegas e professores comparação de situações do
quotidiano com situações académicas
discussão orientada pelo professor
construção de redes concetuais
Aplicação
Cosgrove e Osborne, 1985;
Varela et al, 1988; Loureiro,
1991
usar os conhecimentos adquiridos em novos contextos, principalmente em contextos do quotidiano
resolução de problemas, incluindo do quotidiano
Reflexão
Loureiro, 1991 tomar consciência da mudança concetual ocorrida
determinar quais as atividades que mais contribuíram para a mudança concetual
comparação das ideias perfilhadas antes e depois do ensino e identificação das atividades que mais facilitaram a mudança concetual
Nesta síntese são indicados alguns exemplos de objetivos e de atividades relativos às diferentes fases de MEOMC nomeadamente: Consciencialização, Conflito cognitivo, Reestruturação, Aplicação e Reflexão. As estratégias propostas focam, essencialmente, a resolução de problemas; discussão; reflexão; realização de AL (aqui designadas por experiências); consciencialização do aluno sobre as suas ideias, antes e após o ensino. Numa investigação realizada com alunos do 8º ano, Vasconcelos (1997)
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desenhou materiais tendo em conta as informações contidas na tabela 2. Essa autora concluiu que as metodologias de ensino que utilizou, centradas no aluno, contribuíram para uma aprendizagem significativa e considerou que este facto se deveu ao trabalho desenvolvido, em grupo, pelos alunos, o qual lhes permitiu expor as suas ideias, discutir opiniões dos e com os colegas, executar tarefas e refletir sobre elas.
Tendo em conta as considerações acima referidas e uma análise ao CNEB, pode afirmar-se que este documento reconhecia a necessidade de atender às aprendizagens prévias dos alunos, nomeadamente, quando defendia a implementação de “[…] metodologias personalizadas de trabalho e de aprendizagem […]” (DEB, 2001a, p. 131), com o intuito de fomentar métodos de trabalho que contemplassem as necessidades do aluno, nomeadamente as relacionadas com as conceções perfilhadas por estes, direcionando as estratégias pedagógicas a adotar para a construção e reconstrução do conhecimento do aluno. Apesar de não referirem explicitamente o ensino orientado para a MC, as OCCFN (DEB, 2001b) sugerem algumas estratégias que convergem para estes modelos, como, por exemplo, a participação ativa dos alunos na resolução de problemas do quotidiano, a realização de atividades que facilitem a observação de fenómenos que ocorrem no dia a dia, e consequentemente, a formulação de explicações e sua discussão, bem como a avaliação da mudança concetual dos alunos, seja ela de tipo evolução concetual ou do tipo troca concetual, com vista a uma aprendizagem mais eficaz do conhecimento científico.
2.2.2 – Conceções Alternativas e Mudança Concetual em Circuitos Elétricos
A eletricidade faz parte do nosso quotidiano é um assunto do âmbito da Física que envolve vários conceitos sobre os quais os alunos perfilham um conjunto de CA, de caráter persistente. As CA identificadas em investigações estão relacionadas, na sua maioria, com os conceitos de corrente elétrica, resistência, tensão, diferença de potencial, aspetos físicos de um circuito (Afra, Osta & Zoubeir, 2009; Campos, 2009). Foram, também, realizados vários estudos com o objetivo de identificar as CA sobre conceitos do âmbito do tópico Circuitos Elétricos. Essas investigações, realizadas em diversos países, mostram que as CA existem e persistem em alunos de diversos níveis de escolaridade (Afra, Osta & Zoubeir, 2009; Campos, 2009).
Tasker & Osborne (1991) realizaram um estudo, na sala de aula com 40 alunos, entre os oito e os 12 anos, acerca do raciocínio destes sobre a circulação da corrente elétrica num circuito elétrico simples. Forneceram aos alunos o material necessário para a construção de um circuito elétrico simples, especificamente, dois fios condutores, uma lâmpada e uma pilha e solicitaram-lhes que se
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pronunciassem sobre a viabilidade de cada modelo. Os autores do estudo identificaram os quatro modelos de circuitos construídos pelos alunos que são descritos na Tabela 3, sendo que o modelo, que corresponde à versão cientificamente aceite, foi apresentado por muito poucos alunos. Estes autores defendem que o entendimento de como a corrente elétrica circula num circuito simples é crucial para, posteriormente, estabelecer as restantes relações que o tema envolve.
Tabela 3: Modelos de circuitos elétricos construídos por alunos (Tasker & Osborne, 1991, pp.46-50)
Modelo A Modelo B Modelo C Modelo D
Os alunos pensam que não há passagem de corrente elétrica no fio condutor ligado à base da pilha. Para eles, esse é um fio de segurança mas que é necessário para acender a lâmpada.
Os alunos pensam que a corrente elétrica flui em direção à lâmpada em ambos os fios condutores, colidindo dentro da lâmpada.
Os alunos pensam que a direção da corrente elétrica tem sentido único e será menor no fio condutor de retorno, porque a corrente vai se gastando.
Os alunos pensam que a corrente elétrica tem sentido único e a mesma
intensidade em ambos os fios condutores, este modelo corresponde ao modelo científico. Contudo quase todos os alunos consideram um modelo improvável, porque dizem que é impossível uma vez que a lâmpada gasta toda a eletricidade; ou se assim for a pilha não se gastaria nunca.
Com base em outros estudos realizados por outros autores (1 - Duit & Von Rhöneck; 2 - Shaffer & McDermott; 3 - Engelhardt & Beichner), em outros países, Dorneles, Araújo & Veit (2006) apresentam um resumo das dificuldades de aprendizagem reportadas para três conceitos fundamentais de corrente elétrica e de CA sobre esses mesmos conceitos, conforme se mostra na tabela 4. Estas dificuldades têm essencialmente a ver com o uso de linguagem pouco rigorosa, com a utilização de raciocínio baseado na perceção ou em analogias inadequadas, com a falta de compreensão de conceitos (e, consequentemente com falta de relacionamento entre conceitos) e com as conceções alternativas que os alunos perfilham.
Métioui & Mac Willie (2016) efetuaram um estudo, em três países francófonos Canada, França e Marrocos, que envolveu 334 alunos com idades compreendidas entre os 10 e 12 anos com a finalidade averiguarem as conceções desses alunos sobre corrente elétrica. Estes autores concluíram que os alunos, pertencendo a continentes e culturas diferentes, perfilhavam as mesmas CA. A maioria respondeu que uma lâmpada integrada num circuito elétrico simples acendia porque havia duas
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correntes que saiam da pilha e se cruzavam no filamento da lâmpada e esta acendia (semelhante ao modelo B identificado por Osborne e Tasker, 1991) ou porque a corrente não parava ao longo do circuito elétrico (Métioui & Mac Willie, 2016).
Tabela 4: Síntese das dificuldades concetuais e das conceções alternativas identificadas em alunos sobre conceitos fundamentais de corrente elétrica (adaptado de: Dorneles, Araújo & Veit, 2006)
Conceitos Dificuldades concetuais Conceções alternativas
Corrente
elétrica 1. Aceitar que a intensidade da corrente elétrica num circuito depende das
características da fonte, mas também da resistência equivalente dos elementos acoplados entre os seus terminais.
2. Aceitar que a conservação da corrente
elétrica ao longo do circuito.
3. Reconhecer que a intensidade da
corrente elétrica não depende nem da ordem dos elementos no circuito nem do sentido da corrente.
a) A bateria é uma fonte de corrente elétrica
A corrente desgasta-se ao passar por uma resistência elétrica [1 e 3].
b) A ordem dos elementos no circuito e o
sentido da corrente elétrica são relevantes no sentido de receberem mais ou menos
corrente ao longo do circuito[1 e 3].
c) A fonte fornece os portadores de carga
responsáveis pela corrente elétrica no circuito [3].
Diferença de potencial
4. Distinguir o conceito de diferença de
potencial do conceito de corrente elétrica.
5. Distinguir o conceito de diferença de
potencial do conceito de potencial elétrico.
6. Reconhecer que uma bateria ideal
mantém uma diferença de potencial constante entre seus terminais.
7. Calcular a diferença de potencial entre
pares de pontos ao longo de um circuito.
d) A bateria é uma fonte de corrente elétrica
constante [1 e 3].
e) A diferença de potencial é uma
propriedade da corrente elétrica [3].
f) As diferenças de potencial entre pares de
pontos ao longo do circuito permanecem constantes [1].
g) O brilho de uma lâmpada depende do
valor do potencial aplicado num dos terminais da lâmpada [2].
Resistência
elétrica 8. Distinguir resistência equivalente de uma parte do circuito de resistência elétrica
de um elemento individual do circuito.
9. Perceber que a resistência equivalente é
uma abstração útil para obter a corrente total ou a diferença de potencial numa parte do circuito.
10. Compreender que a divisão da corrente
elétrica num ponto de junção do circuito depende da configuração do circuito.
11. Concetualizar a associação em série de
resistências elétricas como um
impedimento à passagem de corrente e a associação em paralelo como a oferta de um caminho alternativo, para a passagem de corrente.
12. Identificar associações de resistências
em série e em paralelo.
h) A resistência equivalente de um circuito é
uma propriedade de um elemento individual do circuito [2].
i) O modo como a corrente elétrica se divide
em ramos paralelos de um circuito, depende do número de ramos e é independente das suas resistências elétricas relativas [1 e 3].
j) Se uma resistência reduz a corrente por x,
duas resistências vão reduzi-la por 2x, independentemente do arranjo das resistências [3].
k) Resistências alinhadas em série estão
associadas em série quer haja uma junção ou não entre elas; resistências alinhadas em paralelo estão associadas em paralelo mesmo haja uma bateria no ramo [3].
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No que respeita à circulação da corrente num circuito elétrico simples, as respostas da maioria dos alunos apontaram para correntes de intensidades diferentes nos dois fios condutores, e uma minoria para correntes de igual intensidade. Contudo a explicação fornecida, para este último caso, foi que a pilha funciona como um reservatório de corrente elétrica, com duas saídas, que debita correntes de igual intensidade(Métioui & Mac Willie, 2016).
Em Portugal realizaram-se, também, alguns estudos com o objetivo de fazer evoluir as CA de alunos sobre conceitos e fenómenos do âmbito da corrente elétrica e de avaliar o efeito das metodologias utilizadas. Por exemplo, há 20 anos, Vasconcelos (1997) verificou que alunos do ensino básico submetidos a uma intervenção pedagógica orientada para a MC, evoluíram, mas, após a intervenção, revelaram ainda algumas dificuldades, nomeadamente, na relação entre corrente elétrica e diferença de potencial, evidenciando a crença de que a diferença de potencial é uma consequência da corrente elétrica.
Mais recentemente, C. Silva (2016) realizou um estudo centrado no efeito do trabalho laboratorial de cariz investigativo na aprendizagem do tema corrente elétrica e circuitos elétricos, numa turma de 30 alunos do 9º ano de escolaridade. Após o ensino, aquela autora constatou que tinha ocorrido uma evolução positiva das conceções dos alunos sobre os conceitos de circuitos elétricos, corrente elétrica, tensão elétrica e condutibilidade elétrica. Assim, antes da intervenção pedagógica, a turma perfilhava conceções alternativas como, por exemplo: a corrente é consumida pelos recetores; a lâmpada acende porque a corrente elétrica circula dos dois polos da pilha até à lâmpada e, devido ao choque das correntes, a lâmpada acende; a tensão elétrica é uma propriedade da corrente elétrica; a pilha é um reservatório de energia; sobre a condutividade elétrica os alunos não possuíam qualquer conceção. Após a intervenção, aquelas conceções tornaram-se menos frequentes e não foram identificadas conceções alternativas sobre condutividade elétrica.
Genericamente, os resultados obtidos nos estudos revistos sobre este tema (Vasconcelos, 1997; Gravina & Buchweitz, 1994; C. Silva, 2016; Hussain, Latiff & Yahaya, 2012) revelam que os alunos, na sua maioria, desenvolveram novas conceções, cientificamente aceites, devido ao ensino, as quais terão substituído as CA apresentadas inicialmente pelos alunos. Vasconcelos (1997) constatou ainda que o entusiasmo e a participação dos alunos nas atividades orientadas para a MC eram mais frequentes, principalmente quando os alunos trabalhavam em grupo, visto que todos os elementos do grupo colaboravam, davam a sua opinião, exprimiam as suas dúvidas e comparavam resultados com os outros grupos. Segundo aquela autora, este resultado reforça o sucesso da metodologia implementada. C. Silva (2016) constatou, também, que os alunos preferem e sentem-se mais envolvidos no processo de
