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As atividades práticas podem, como foi argumentado, promover uma melhor compreensão dos processos e conceitos envolvidos durante a experimentação, além de contribuir para o desenvolvimento de uma compreensão mais sofisticada sobre aspectos da natureza da ciência. Mas, as pesquisas já realizadas e discutidas no capítulo 3 revelam que os estudantes, de todos os níveis de ensino, enfrentam, em geral, dificuldades para compreender e executar os diversos processos e etapas de uma atividade prática.

Considerando, portanto, que apenas uma parte dos estudantes possui habilidades e competências adequadas para a realização satisfatória desse tipo de atividade, é necessário pesquisar e definir a influência e o impacto das atividades que são normalmente desenvolvidas nos laboratórios didáticos sobre a capacidade dos estudantes de planejar e conduzir atividades práticas, além de possibilitar o desenvolvimento de uma visão mais sofisticada da ciência.

Hofstein e Lunetta (1982) fazem uma revisão sobre a história e objetivos do laboratório de ciências e também de resultados de pesquisas sobre as aprendizagens dos estudantes nesse ambiente. Os autores argumentam que a área de avaliação do laboratório é negligenciada e que grande parte das pesquisas na área ignora questões importantes como: o

que os estudantes fazem durante as atividades?; ou o que eles realmente aprendem no laboratório?

Mas, se estamos nos referindo às aprendizagens decorrentes da realização de atividades práticas no laboratório, estamos, então, nos referindo à eficiência dessas atividades e, portanto, precisamos esclarecer o que entendemos por eficiência. Para isso, adotamos o modelo desenvolvido por Millar e colaboradores (1999; 2002) e Psillos e Niedderer (2002). Os autores consideram que a discussão sobre a eficiência do laboratório para promover a compreensão dos estudantes não deve manter o foco apenas sobre os conhecimentos conceituais e procedimentais que os estudantes aprendem. Eles consideram igualmente importante considerar também as ações dos estudantes durante as atividades e como eles lidam com as diversas situações nesse ambiente de aprendizagem.

Segundo esse modelo (figura 5.1), o ponto de partida é a definição, por parte dos professores ou dos desenvolvedores de currículo, dos objetivos pretendidos com as atividades. Esses objetivos especificam o que é esperado que os estudantes aprendam. Uma vez estipulados os objetivos, os professores especificam e elaboram as atividades para que os objetivos estipulados possam ser atingidos. Assim, quando os professores planejam a atividade e preparam sua implementação, é esperado dos estudantes uma série de ações e atitudes para que possam alcançar os objetivos.

Quando as atividades são implementadas e desenvolvidas, podemos observar o que os estudantes realmente fazem durante as atividades e também podemos avaliar o que eles realmente aprendem. Muitas vezes, por razões diversas, as ações e atitudes dos estudantes durante as atividades podem não coincidir com as ações esperadas ou planejadas pelos professores. Vale ressaltar que essas não são necessariamente ações físicas de manipular objetos, por exemplo. Elas podem ser ações cognitivas, emocionais e atitudinais, como engajar-se com a atividade, organizar dados, construir gráficos e tabelas. Uma medida da eficiência das atividades, chamada de ‘eficiência 1’ é obtida a partir do acordo entre as ações dos estudantes e as expectativas dos professores, ou seja, se o que os estudantes fazem está de acordo com o que foi realmente planejado para eles fazerem. Uma segunda medida da eficiência das atividades, chamada de ‘eficiência 2’ pode ser considerada como a comparação entre o que os estudantes aprendem com a realização das atividades e o que era esperado que eles aprendessem.

Figura 5.1 – A eficiência das atividades práticas

Dessa forma, enquanto a ‘eficiência 2’ mede o impacto ou a influência das realização das atividades práticas sobre as aprendizagens dos estudantes, a ‘eficiência 1’ mede se as ações e atitudes dos estudantes durante as atividades aconteceram conforme planejado. Psillos e Niedderer deixam claro ainda que os dois tipos de eficiência estão muito relacionados, mas as metodologias de pesquisa para se avaliar cada eficiência são bastante distintas.

Pensamos que o que esses autores chamam de ‘eficiência 1’ está relacionado com a idéia de engajamento. A pesquisa sobre engajamento tem atraído cada vez mais a atenção dos pesquisadores na área educacional. Segundo essas pesquisas, o engajamento se refere à relação que o indivíduo estabelece com determinada atividade ou tarefa em função do contexto e das características da atividade. Fredricks, Blumenfeld e Paris (2004) definem o engajamento como um construto multidimensional no qual comportamento, emoção e cognição se influenciam e interagem mutuamente. Segundo os autores, o engajamento pode se dar em três níveis. O nível comportamental diz respeito à participação e inclui o envolvimento nas atividades acadêmicas, sociais e extracurriculares. Também inclui atitudes como esforço, persistência, concentração, atenção e participação durante a realização das atividades. O nível emocional envolve as reações afetivas positivas e negativas em relação à atividade, ao

professor, aos colegas de sala, ao clima da escola. O nível cognitivo refere-se ao investimento pessoal que o indivíduo realiza durante a atividade, ou seja, as estratégias metacognitivas utilizadas pelo indivíduo para planejar, monitorar e avaliar suas ações físicas e mentais durante a realização da atividade.

A ‘eficiência 1’ diz respeito ao engajamento comportamental, mais evidente, que pode ser diretamente observado quando os estudantes entendem o que a atividade prática propõe e se mobilizam para executá-la, tal como proposto pelo professor ou guia de atividades. Mas eles podem fazer isso com um verdadeiro envolvimento cognitivo, um engajamento com o problema proposto, tentando de fato compreender o que é o problema e que ações eles estão desempenhando para resolvê-lo e mobilizando conhecimentos e idéias que são pertinentes e válidos para explicar e descrever aquele problema. Só faz sentido falar nesse tipo de engajamento se a mobilização descrita pela ‘eficiência 1’ realmente acontece.

Muitas vezes, os estudantes mobilizam-se apenas superficialmente, como se fosse um jogo, em que o objetivo não é resolver o problema proposto e entendê-lo, mas sim obter alguns elementos que permitam que eles façam os cálculos ou responderem às questões, de forma que pareçam ter cumprido a tarefa. Nesse caso, não acontece um engajamento efetivo.

Porém, como engajamento é construto complexo e de difícil avaliação (Fredricks, Blumenfeld e Paris, 2004; Appleton e colaboradores, 2006), preferimos trabalhar com a idéia de eficiência, segundo o modelo proposto, por questões de clareza.

Para Fairbrother (1991), é necessário definir os objetivos da educação, antes de se iniciar o ensino e, analogamente, é necessário saber o que estamos ensinando, antes de iniciarmos um processo de avaliação. Portanto, para se investigar a eficiência das atividades práticas para o desenvolvimento dos conhecimentos e habilidades relativas ao processo de investigação, foi necessário, inicialmente, definirmos e caracterizarmos as atividades práticas mais comuns no ensino atual de ciências. Isso foi feito no capítulo 2. Feito isso, desenvolvemos um modelo sobre a natureza dos conhecimentos, habilidades e conceitos mobilizados pelos estudantes durante a realização dessas atividades (capítulo 3). Com o modelo desenvolvido, o conhecimento procedimental mobilizado pelos estudantes durante a realização das atividades pode ser concebido como composto por diversos elementos conceituais, representados pelos conceitos de evidência.

Com o desenvolvimento deste modelo, podemos discutir as características que as atividades devem possuir para estimular e desenvolver tais conceitos. Para se ensinar os conceitos e habilidades relacionados com o processo de investigação, é necessário, inicialmente, identificar o que os estudantes já sabem sobre esse processo. Comparada a

outras áreas de pesquisa em ensino de ciências, essa área de pesquisa tem recebido pouca atenção dos pesquisadores, situação que vem mudando nos últimos anos.

Em seguida, temos que procurar identificar o que os estudantes podem aprender com uma seqüência de ensino e atividades programadas dentro de um ano escolar normal (eficiência 2). Por fim, podemos ser capazes de dizer se as atividades planejadas podem e são adequadas para desenvolver tais habilidades e conceitos e o que pode ser feito para estimular ainda mais a aprendizagem dos estudantes.

Com esta pesquisa, esperamos obter informações sobre como os alunos compreendem as atividades que são propostas e o processo de investigação, o que eles já sabem sobre a execução de atividades práticas e como as estratégias utilizadas e a compreensão do que está envolvido nas atividades práticas evoluem ao longo de atividades normais, integralizadas ao currículo, realizadas ao longo do ano letivo, no laboratório de Física.

É interessante observar que, até pouco tempo atrás, as pesquisas sobre o conhecimento epistemológico e/ou as concepções sobre a natureza da ciência que os estudantes possuem ocorreram, em sua grande maioria, de forma independente das pesquisas sobre o desempenho dos estudantes em investigações. Uma conseqüência dessa separação entre investigação e epistemologia é que ainda não está claro se abordagens investigativas ou práticas pedagógicas centradas em investigações contribuem para o desenvolvimento ou para a mudança dos conhecimentos epistemológicos dos indivíduos sobre a ciência.

Portanto, buscamos obter uma melhor compreensão teórica e prática sobre os desenvolvimentos do pensar científico e do conhecimento epistemológico dos estudantes que podem resultar da resolução de diversas atividades e problemas práticos abertos, em um ambiente real de aprendizagem implementado no laboratório escolar, criado especialmente para deslocar o centro da atividade do aluno da manipulação de equipamentos e da medição para o pensar sobre o que se está fazendo (Borges e Borges, 2001).

Para tanto, é necessário responder a algumas questões que podem ser agrupadas em três conjuntos:

• O que os estudantes sabem sobre os conceitos de evidência ao ingressarem no ensino médio?

• Qual é a compreensão dos estudantes acerca da atividade científica e dos aspectos da natureza da ciência?

• Se, e de que forma, a compreensão dos estudantes sobre os conceitos de evidência e a natureza da ciência se modificam com a realização de uma seqüência de atividades desenvolvidas durante o ano letivo?

Assim, estamos interessados em saber quais as principais idéias e crenças dos estudantes sobre a natureza da ciência e conhecimento científico. Buscamos identificar também as principais dificuldades e os padrões comuns e recorrentes no raciocínio dos estudantes quando estes lidam com atividades relacionadas à coleta, análise e interpretação dos dados durante uma atividade experimental. Por fim, buscamos identificar o efeito de uma série de atividades sobre a compreensão dos estudantes sobre todo o processo de realização de atividades práticas experimentais.

Na próxima seção, descreveremos as atividades que foram desenvolvidas ao longo do ano letivo. Após essa caracterização, na seção 5.3, descreveremos a metodologia utilizada para responder às questões propostas.