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Maria Cristina P. Stella de Azevedo
Viviane Briccia do Nascimento
Maria Cândida de Morais Cappechi
Andréa Infantosi Vannucchi
Ruth Schmitz de Castro
Maurício Pietrocola
Deise Miranda Vianna
Renato Santos Araújo
Anna Maria Pessoa de Carvalho (org.)
Maria Cristina P. Stella de Azevedo
Viviane Briccia do Nascimento
Maria Cândida de Morais Cappechi
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)
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Ensino de Ciências: Unindo a Pesquisa e a Prática Anna Maria Pessoa de Carvalho (org.)
Gerente Editorial: Adilson Pereira Editor de Desenvolvimento: Marcio Coelho Produtora Editorial: Tatiana Pa- vanelli Valsi Produtora Gráfica: Patricia La Rosa Copidesque: Ana Paula Luccisano Revisão: Sandra Garcia Cortes e Vera Lúcia Quintanilha Diagramação: Macquete Produções Gráficas Capa: DNG/INK Design Gráfico
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Sumário
Prefácio Amelia Domingues de Castro ................................................................... VII
1 Critérios Estruturantes para o Ensino das Ciências Anna Maria Pessoa de Carvalho ........................................................ 1
2 Ensino por Investigação: Problematizando as Atividades
em Sala de Aula
Maria Cristina P. Stella de Azevedo ................................................... 19
3 A Natureza do Conhecimento Científico e o Ensino
de Ciências
Viviane Briccia do Nascimento .......................................................... 35
4 Argumentação numa Aula de Física Maria Cândida de Morais Cappechi .................................................. 59
5 A Relação Ciência, Tecnologia e Sociedade no Ensino
de Ciências
Andréa Infantosi Vannucchi ............................................................... 77 5 Anexo ao Capítulo 5 — A Atividade ....................................... 93
V
Prefácio
Observadores da vida escolar preocupam-se com a distância, às vezes imensa, entre a pesquisa científica e a prática do ensino nas salas de aula. Fo- calizando o ensino de Ciências, pode-se dizer que todo o imenso esforço de in- vestigação e experimentação que levou às revoluções científicas dos últimos sé- culos, poucas vezes tem penetrado na prática escolar. É possível, no entanto, encontrarmos currículos e programas bastante atualizados, porém submetidos a tratamento didático obsoleto, em desacordo com o processo de fazer e de pensar a Ciência, a busca da certeza e o lugar das incertezas que desafiam o fu- turo, enfim, avessos às condições de uma mente científica. Nesses casos, há uma dupla traição: às condições próprias ao desenvolvimento da Ciência e às exigências de um processo de ensino/aprendizagem que faça justiça à inteli- gência do aluno. Entre a pesquisa científica e a prática escolar, entretanto, não deveria ha- ver senão aliança, acordo, cumplicidade, coordenação, nunca um vazio e mui- to menos oposição. Ora, neste livro verifica-se que os pontos de encontro são numerosos e podem definir fecundas interações, pois em suas páginas abre-se uma visão significativa das relações entre a Ciência, a tecnologia e a sociedade nos dias de hoje. Por outro lado, permite que o leitor tome consciência da re- novação cognitiva que vem sendo conseguida pela discussão em classe de pro- blemas da história e da filosofia das Ciências. Em suas páginas, pode-se saber
VII
mais sobre o perfil do professor de Ciências, seja a partir de suas próprias con- cepções científicas – a epistemologia do professor – seja a partir de sua inter- pretação do processo de aprendizagem do aluno, que se inicia como uma ver- dadeira “alfabetização científica”. Em diferentes textos emerge, claramente exemplificada, a possibilidade da abertura de um clima de atenção e distensão em situações didáticas, de tal modo que o aluno transponha o portal da pes- quisa, como participante, como argumentador e como descobridor que “segue os caminhos do conhecimento” sem perder sua curiosidade e pondo em ação inteligência e imaginação. A polêmica introdução da Informática no ensino de Ciências é trabalhada a partir de experiência real, que se desenvolve atualmen- te, inovando em estratégias e conteúdos. Embora os autores, ao trazer novas propostas para o ensino de Ciências, tenham abordado o tema a partir de diferentes perspectivas, o denominador comum é encontrado em certos critérios estruturantes (Carvalho, cap. 1), que funcionam como um conjunto de idéias fundamentais capazes de organizar pensamento e ação nesse setor de estudo e pesquisa. Uma visão construtivista ampla parece permear o conjunto de colaborações, sem que se perca a liberda- de do recurso a vários outros fundamentos teóricos, com apreciável coerência. Alguns esclarecimentos são necessários, pois nas afirmações anteriores há um duplo sentido que corre o risco de torná-las ambíguas. Trata-se do seguin- te: até o momento, a referência à pesquisa indicou a busca do saber nos setores experimentais e teóricos das equipes de cientistas que desenvolvem o saber físi- co, químico, biológico e afins. No campo da Educação, entretanto, a área da psicopedagogia desenvolve um novo setor de experiências e investigações, cuja evolução vem surpreendendo seus próprios autores e aqueles que delas podem se beneficiar, os professores. Trata-se da pesquisa didática, desenvolvida predomi- nantemente em sala de aula, e/ou com grupos de alunos. Em diferentes capítu- los deste livro, há excelente exemplificação mostrando como a função docente reveste-se da tarefa de trazer à escola o resultado desse processo de elaboração científica de natureza psicopedagógica que permite ver na sala de aula um ou- tro e diferente caminho na busca do conhecimento. O mundo atual reverencia a Ciência, valoriza suas descobertas e depen- de delas para progredir, para a paz, a saúde e a tecnologia, entre muitas outras possibilidades. Justifica-se assim, facilmente, a introdução das Ciências na es- cola. Entendendo que a humanidade deve prosseguir construindo o saber cien-
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ENSINO DE CIÊNCIAS: UNINDO A PESQUISA E A PRÁTICA
ses trabalhos que focalizam o desenvolvimento do conhecimento em alunos reais, não apenas nos sujeitos de experiências. Interessante notar que, para con- hecermos mais a fundo a natureza dos processos de ensino, são importantes dois tipos de teorias: aquelas que são construídas pelos pesquisadores adultos e as outras, que as crianças elaboram por sua própria conta. Conhecer é um ato de inteligência, mas há diferenças e semelhanças entre o que chamamos conhecimento, saber e aprendizagem. Usualmente, reserva- mos ao termo aprendizagem o sentido de aquisições de certo modo artificiais, que exigem certo esforço e deliberação. E a diferenciamos da aquisição natural de conhecimentos, processo que desde o nascimento acompanha o desenvolvi- mento dos instrumentos para conhecer, pertencentes à natureza humana. Outro termo preocupa a escola: o saber. Perguntamos constantemente: o que o aluno sabe ou não sabe e o que deve saber? Como se o saber fosse uma mercadoria a carregar, pesada e que ocupa lugar. Para os autores deste livro, no entanto, seria o saber uma derivação do prazer de conhecer, pois o importan- te é que o aluno se reconheça como um ser capaz de conhecer, um ser cognos- cente. Dominar um conhecimento é ser o seu senhor, porém o domínio do sa- ber é o final de um processo que define a qualidade do conhecimento. A pedagogia preocupou-se muito, durante mais de um século, com a idéia de uma educação natural, na qual a aquisição do conhecimento fosse muito semelhante ao modo pelo qual as crianças aprendem naturalmente a an- dar, falar, comer, reconhecer objetos, pessoas etc. Essa preocupação parece ter sido vencida, pois ao verificar-se o quanto as crianças descobrem, sem inter- venção deliberada do adulto, percebe-se também que é fictícia a oposição en- tre natureza e educação. Ou todo processo de aprender é natural, ou nenhum é, pois toda aprendizagem provém de um impulso, de uma deliberação de aprender, de uma energia que orienta o aprendiz e o leva a relacionar-se com objetos, representações, idéias, eventos, regularidades, tudo isso e muito mais, graças a um pensamento inteligente. A aprendizagem estará sempre inserida na natureza do sujeito, é sua constante renovação, sua constante mudança de epiderme. Toda aprendizagem, pois, constitui uma nova descoberta. Se a escola não só permite, mas também estimula que a criança, o adolescente ou o jovem adulto exerça essa capacidade outrora tão sufocada, atende também à verda- deira natureza das ações humanas. Conclui-se, então, que ensinar nunca será
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ENSINO DE CIÊNCIAS: UNINDO A PESQUISA E A PRÁTICA
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PREFÁCIO
forçar uma aprendizagem, mas contribuir para despertar a energia que possa produzi-la naturalmente. Uma nova filosofia construtivista domina os horizontes pedagógicos. Sua ótica é a da autoconstrução, da consciência que, ao conhecer o ser humano co- loca em ação seus instrumentos intelectuais e, ao mesmo tempo em que apren- de um acervo de saberes, aperfeiçoa, sem cessar, os ditos instrumentos. Do pon- to de vista de certas teorias do conhecimento ou epistemologias que focalizam as relações entre o sujeito e o objeto, estas são recíprocas e interagentes. Porém, é o sujeito que tem a iniciativa e constrói suas estruturas de conhecimento. A representação, interiorização e transformação do saber por abstração reflexiva dá poder ao repertório intelectual do sujeito. Uma observação necessária: o pen- samento precisa de alimentos, não se exerce no vazio; os conteúdos das diferen- tes Ciências só poderão ser oferecidos à aprendizagem do aluno acompanhados por todo o contexto intelectual e cultural que os acompanha. Finalmente, cumpre-nos indicar que uma bibliografia atualizada e ade- quada estimula o leitor a ampliar seu campo de estudos. E lembrar que os re- latos de experiências e os pontos de vista expressos pelos autores constituem um estímulo para o diálogo com os colegas cientistas e professores, interessa- dos no aperfeiçoamento do ensino de Ciências no Brasil.
Amelia Domingues de Castro
Ensino e aprendizagem são dois conceitos que têm ligações bastante pro-
fundas; fazer com que esses dois conceitos representem as duas faces de uma mesma moeda ou as duas vertentes de uma mesma aula é, e sempre foi, o prin- cipal objetivo da Didática. Como nos mostra Moura (2001), a possibilidade de organizar o ensino de modo que permita a melhoria da aprendizagem é uma premissa da Didática desde Comenius (1592-1604). Assim, a Didática, isto é, a área do conhecimento que procura respostas às questões: “por quê?” “o quê?”, “para quem?” e “como se ensina?”, deve transformar-se na mesma razão e na mesma direção do entendimento de como se aprende. Estes conceitos – de en- sino e da aprendizagem, principalmente quando aparecem ligados a Ciências
- sofreram muitas modificações a partir de meados do século XX, e temos de procurar uma consistência entre ambos para que realmente espelhem o traba- lho em sala de aula. Não podemos mais continuar ingênuos sobre como se ensina, pensando que basta conhecer um pouco o conteúdo e ter jogo de cintura para manter- mos os alunos nos olhando e supondo que enquanto prestam atenção eles es- tejam aprendendo. Temos, sim, de incorporar a imensa quantidade de pesqui- sas feitas a partir dos anos 50 sobre a aprendizagem em geral e especificamente
1
CAPÍTULO 1
Critérios Estruturantes
para o Ensino das Ciências
Anna Maria Pessoa de Carvalho
sobre a aprendizagem dos conceitos científicos, incluindo, com destaque, as discussões de como os trabalhos em história e filosofia das ciências podem con- tribuir para uma melhor compreensão dos próprios conteúdos das Ciências, funcionando como auxiliar em seu ensino e sua aprendizagem (Drive et al., 1996 e Adúriz-Bravo et al., 2002). Entretanto, essa incorporação não pode ser aleatória, sem uma reflexão que abarque todos os diferentes ângulos dos processos de ensino e aprendiza- gem. Na procura de uma lógica interna, que integre coerentemente tanto o tra- balho do professor quanto o dos alunos, procuramos identificar em cada um dos grandes eixos da didática das ciências, que são aqueles que respondem às suas questões fundamentais, critérios estruturantes que visem clarear e organi- zar as muitas influências sofridas na disciplina. Podemos definir critérios estruturantes aos conjuntos de idéias funda- mentais, capazes de organizar teoricamente os distintos conceitos e modelos que refletem o status epistemológico desta área do conhecimento e suas rela- ções com outras disciplinas acadêmicas e com a própria prática do ensino em sala de aula (Adúriz-Bravo et al., 2002). Esses critérios devem dar sentido e propor respostas a questões cotidianas do ensino e da aprendizagem em sala de aula, além de integrar e dar significado ao resultado das inúmeras pesquisas que estão sendo realizadas nessa área.
O QUE E POR QUE ENSINAR – O PROBLEMA DO
CONTEÚDO A SER ENSINADO
Uma das questões mais antigas da didática das ciências refere-se ao conteúdo que queremos ensinar, e essa questão, apesar de antiga, ainda provoca muitas discussões, principalmente quando se procura responder “por que ensinar o conteúdo proposto?”. Desde as últimas décadas do século XX, estão sendo propostas modifica- ções nos objetivos da educação científica que afetam o entendimento do con- ceito de conteúdo escolar. Essas novas propostas, que no Brasil foram direcio- nas pelos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs), refletiram toda uma discussão internacional sobre o entendimento desse conceito. Exige-se agora que o ensino consiga conjugar harmoniosamente a dimen- são conceptual da aprendizagem disciplinar com a dimensão formativa e cul-
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ENSINO DE CIÊNCIAS: UNINDO A PESQUISA E A PRÁTICA
COMO ENSINAR – O PROBLEMA DAS METODOLOGIAS DE ENSINO
Queremos propor um outro conjunto de idéias para organizar teoricamente as respostas para a mais freqüente questão proposta a todos os professores: como ensinar, isto é, como planejar o trabalho cotidiano em sala de aula para alcan- çar os objetivos propostos? Ou, ainda, em outras palavras: como alcançar em uma seqüência de ensino (ou mesmo durante o desenvolvimento de toda uma disciplina) as três dimensões do conteúdo? Em conseqüência da ampliação do conceito de conteúdo, principalmen- te levando-se em conta a nova postura na qual ensinar ciência incorpora a idéia de ensinar sobre ciência, o desenvolvimento da metodologia de ensino sofreu bastante influência das reflexões sobre filosofia das ciências e os trabalhos que estudaram o seu desenvolvimento histórico. Ainda que a reflexão teórica sobre a ciência seja tão antiga como as ciên- cias mesmo, somente no início do século XX se constitui como disciplina aca- dêmica independente, com um perfil epistemológico próprio e com um cor- po profissional de investigadores. É dentro desse contexto que nos anos 20 forma-se uma escola de pensamento filosófico denominada de positivismo ló- gico. Essa primeira época da filosofia das ciências influenciou bastante a Didá- tica das Ciências, porque os modelos gerados pelo positivismo lógico consti- tuíram uma primeira formalização das idéias de sentido comum sobre a natureza das ciências e, por conseqüência, sobre como se ensinar Ciências (Adúriz-Bravo et al., 2002). Uma segunda época, dentro do desenvolvimento do pensamento filosó- fico, surge a partir das obras que marcaram uma crítica ao positivismo lógico, abarcando desde Bachelard, quando em 1938 publicou o livro A formação do espírito científico, e Popper com A lógica das investigações científicas em 1934, recebendo grande impacto com o livro de Kuhn, A estrutura das revoluções cien- tíficas (1962), até a absorção aos finais dos anos 80, por parte da sociologia das ciências, do enfoque historicista iniciado por Kuhn. Essas linhas filosóficas in- fluenciaram diretamente quase a totalidade das pesquisas em ensino de ciên- cias feitas nas últimas décadas, as quais direcionaram para a busca de soluções para o problema da construção racional do conhecimento científico. Entretanto, ao procurarmos soluções para o nosso problema – como po- demos organizar a construção racional do conhecimento científico em sala de
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ENSINO DE CIÊNCIAS: UNINDO A PESQUISA E A PRÁTICA
aula –, além da influência da filosofia da ciência sobre as concepções do que seja o próprio conhecimento científico, temos de pensar no aluno que está sen- do levado a aprender. As obras de Piaget, quando identificaram o indivíduo como construtor de seu próprio conhecimento e descreveram o processo de construção desse co- nhecimento, chamando atenção tanto para a continuidade como para a evo- lução desse processo deram ferramentas teóricas importantes para o entendi- mento do processo de aprendizagem em sala de aula e contribuíram com uma série de conceitos bastante utilizados nas pesquisas em Didática das Ciências, como por exemplo desequilibração, acomodação, tomada de consciência. Também a descoberta de que os alunos trazem para as salas de aula no- ções já estruturadas, com toda uma lógica própria e coerente e um desenvol- vimento de explicações causais que são fruto de seus intentos para dar sentido às atividades cotidianas, mas diferentes da estrutura conceitual e lógica usada na definição científica desses conceitos, abalou a didática tradicional, que ti- nha como pressuposto que o aluno era uma tábula rasa , ou seja, que não sabia nada sobre o que a escola pretendia ensinar. Procurando conhecer como os alunos estruturavam suas concepções, co- meçaram a surgir, a partir da década de 1970, as pesquisas em noções ou con- ceitos espontâneos nos mais diversos campos do conhecimento. Essas pesquisas tiveram grande desenvolvimento na área do ensino de Fí- sica, tendo já aparecido na literatura dirigida aos professores livros e artigos sis- tematizando os resultados obtidos e mostrando as principais concepções es- pontâneas encontradas nos conteúdos ensinados na escola fundamental e média (Driver, Guesne e Tiberghien, 1989; Scott, Asoko e Driver, 1998). Essa linha de pesquisa se estendeu a partir da área de Física para a área de investigação em ensino de Química, em que já encontramos trabalhos de revisão de literatura sobre conceitos espontâneos (Garnett e Hacking, 1995) e para a Biologia, em que também encontramos uma produção grande de pesquisas que mostram os diversos conceitos espontâneos dos alunos (Velas- co, 1991; Carvalho, 1989; Trivelato Jr., 1993; Albadalejo e Lucas, 1988; Halden, 1989). A primeira, e quem sabe a mais importante, tentativa de integração das concepções da filosofia das ciências, da teoria cognitiva de Piaget e das pesqui- sas de concepções espontâneas foi feita por Posner, Strike, Hewson e Gertzog,
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CAP. 1 – CRITÉRIOS ESTRUTURANTES PARA O ENSINO DAS CIÊNCIAS
cia interna, já que cada atividade de ensino deve apoiar-se nas restantes de tal forma que constitua um corpo de conhecimento que integre os distintos as- pectos relativos ao ensino e à aprendizagem das ciências (Hodson, 1992). Além disso, deve incluir as idéias construtivistas de que uma aprendizagem significativa dos conhecimentos científicos requer a participação dos estudan- tes na (re)construção dos conhecimentos, que habitualmente se transmitem já elaborados, e superar os reducionismos e visões deformadas na natureza das ciências. Na medida em que a Didática das Ciências pretende propor uma visão o mais próxima possível dos trabalhos científicos e sabendo que na atividade científica a “teoria”, as “práticas de laboratório” e os “problemas”, sobre um mesmo tema, aparecem absolutamente coesos, é necessário que as propostas para o ensino da “teoria”, das “práticas de laboratório” e dos “problemas não” sejam diferenciadas. Gil et al. (1999) relatam os avanços realizados pela investigação e inova- ção didáticas, em cada um desses três campos separadamente. E mais, apresen- tam uma análise desses trabalhos, demonstrando a integração dos mesmos em um único processo metodológico, já que a estratégia de ensino integradora desses campos “é a que associa a aprendizagem ao tratamento de situações pro- blemáticas abertas que possam gerar o interesse dos estudantes ” ; nesses casos, “a aprendizagem das ciências é concebida assim, não como uma simples mu- dança conceptual, mas como uma mudança ao mesmo tempo conceitual, me- todológica e atitudinal ” (Gil et al., 1999). Como afirmam Driver e Oldham (1986), talvez a mais importante im- plicação do modelo construtivista seja
conceber o currículo não como um conjunto de conhecimentos e habili- dades, mas como um programa de atividades através das quais esses conhe- cimentos e habilidades possam ser construídos e adquiridos.
Parafraseando Driver e Oldham (1986) e complementando com as posi- ções de Gil et al. (1999), podemos propor que:
A mais importante implicação do modelo construtivista seja conceber a Didática das Ciências Experimentais, não como um conjunto de conheci- mento e habilidades, mas como um programa de atividades em que situa- ções problemáticas abertas possam gerar o interesse dos estudantes e atra-
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CAP. 1 – CRITÉRIOS ESTRUTURANTES PARA O ENSINO DAS CIÊNCIAS
vés das quais consigamos uma mudança ao mesmo tempo conceitual, me- todológica e atitudinal.
Procuramos alcançar uma coerência entre os objetivos propostos para o con- teúdo a ser ensinado (objetivos conceituais, processuais e atitudinais) e o desen- volvimento metodológico desse ensino por meio desse programa de atividades.
COMO ENSINAR – O PROBLEMA DO PAPEL DO PROFESSOR
Vamos nesse item buscar as principais idéias para organizar respostas a duas importantes questões: “qual o papel do professor de ciências?” e “quais os prin- cipais problemas de sua formação?”. Esta última questão está fora das preocu- pações da Didática das Ciências enquanto área de conhecimento, mas é bas- tante pertinente se pensarmos na Didática como uma das disciplinas formadoras de novos professores. Um primeiro ponto a ser considerado relaciona-se ao próprio papel do professor na introdução de uma proposta didática inovadora. É preciso salien- tar sua importância. Embora a dinâmica interna de construção do conheci- mento não possa ser ignorada, nem substituída pela intervenção pedagógica, tal intervenção é importante e consiste essencialmente na criação de condições adequadas para que a dinâmica interna ocorra e seja orientada em determina- da direção, segundo as intenções educativas (Coll, 1996). A Didática sem uma prática de ensino equivalente perde todo o significado. O pensamento didáti- co só ganha validade se for seguido de uma ação correspondente dos professo- res em suas classes, de tal forma que esta produza uma aprendizagem signifi- cativa de seus alunos. A Didática e a prática de ensino são duas faces de uma mesma moeda, como o são o ensino e a aprendizagem. Nenhuma mudança educativa formal tem possibilidades de sucesso, se não conseguir assegurar a participação ativa do professor, ou seja, se, da sua parte, não houver vontade deliberada de acei- tação e aplicação dessas novas propostas de ensino. As mudanças propostas na Didática das Ciências não são só conceituais, mas elas encampam também os campos atitudinais e processuais, e esse pro- cesso diz respeito ao trabalho em sala de aula. Não basta ao professor saber, ele deve também saber fazer (Carvalho e Gil, 2000).
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ENSINO DE CIÊNCIAS: UNINDO A PESQUISA E A PRÁTICA
