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A história do ensino de ciências tem sido intercalada por períodos de ênfase no método e de ênfase nos conteúdos científicos. Assegurava-se, na década de 1980, que, por meio de “procedimentos científicos”, poderiam ser desenvolvidas competências científicas se fossem dadas aos estudantes, de qualquer grau, oportunidades adequadas de fazer e selecionar observações, identificar padrões, planejar ou desenvolver experimentos, incluindo a realização de medições e o manuseio de equipamentos com segurança e eficiência, aplicando o conhecimento na resolução de problemas tecnológicos. Millar e Driver (1987, p. 56) ressaltam, porém, que “a ciência caracteriza-se por seus conceitos e propósitos, não pelos seus métodos”, pois observar, classificar, formular hipóteses, inferências e predições são atividades corriqueiramente realizadas por qualquer pessoa na vida diária, mesmo não tendo aprendido ciência formalmente.

Usando argumentos baseados na filosofia da ciência, Millar e Driver (1987) argumentam que o ponto de vista de que existe apenas um método científico não pode ser sustentado epistemologicamente e que não há uma única regra metodológica que governe

os processos de descoberta e validação científica. Para os autores, a defesa de que as ciências se caracterizam pelo “método científico”, e não pelo seu conjunto de conhecimentos, deriva de uma visão empirista e indutivista.

A ideia que o trabalho científico inicia com observações a partir das quais se formulam hipóteses ou possíveis soluções a uma pergunta está profundamente enraizada na educação em ciências (BORGES, 2008b). Contudo, há outros métodos para iniciar o aluno na ciência, além do método experimental. Hodson (1994) propõe para as ciências experimentais um modelo com quatro elementos centrais. Primeiro, uma fase de formulação e planejamento de um projeto, durante o qual se fazem perguntas, formulam-se hipóteses, idealizam-se procedimentos experimentais e selecionam-se técnicas. Segundo, uma fase de execução em que várias opções são colocadas em prática, seguida de uma fase de reflexão em que se examinam e interpretam os resultados experimentais desde diferentes perspectivas teóricas. Finalmente, uma fase de registro e elaboração de um relatório em que constam o problema, os procedimentos de teste, os dados obtidos, as interpretações e as conclusões extraídas, seja para uso pessoal ou comunicação para outros. Essas quatro fases da atividade científica, no entanto, não são completamente separadas. Na realidade, a prática da ciência é uma atividade que exige que cada cientista invente seu próprio método de atuar. Quase todos os movimentos que os cientistas realizam durante uma investigação de algum modo a modificam, fazendo com que decisões sejam tomadas dentro de um contexto diferente do inicial.

A ciência pode ser descrita como uma atividade orgânica e dinâmica, caracterizada por uma interação constante entre pensamento e ação (HODSON, 1994). Ao enfrentar uma situação particular, os cientistas escolhem o método que acreditam ser mais apropriado, naquele momento, para a investigação que irão realizar, fazendo uma seleção dos procedimentos e técnicas disponíveis e aceitos pela comunidade de especialistas. Uma vez que o modo como os cientistas trabalham não é pré-determinado, mas implica uma forma muito pessoal de praticar a ciência, que depende da experiência e não pode ser ensinado diretamente, o aluno não deveria ser iniciado na ciência como se para isso bastasse aprender uma receita ou uma série de procedimentos aplicáveis em qualquer situação de investigação.

Hodson (1994) justifica a experimentação no ensino de ciências considerando que ela é uma prática reflexiva, em que o conhecimento e a habilidade aplicada a um momento concreto determinam a direção da investigação. A intervenção realizada durante uma investigação faz com que o conhecimento seja aprimorado e a habilidade em relação ao procedimento seja aperfeiçoada. O autor propõe como enfoque alternativo que, primeiro, o

professor deveria proporcionar oportunidades objetivas dos estudantes de explorarem sua capacidade de compreender e avaliar a firmeza de seus próprios modelos e teorias. Em seguida, o professor deveria oferecer estímulos adequados para o desenvolvimento conceitual. Hodson (1994) sugere quatro etapas para colocar este enfoque em prática: 1) identificar as ideias e pontos de vista dos alunos; 2) planejar experiências para explorar tais ideias e pontos de vista; 3) oferecer estímulos para que os alunos desenvolvam e, possivelmente, modifiquem suas ideias e pontos de vista; 4) apoiar as tentativas dos alunos de pensar e reelaborar suas ideias e pontos de vista.

Uma experiência que se assemelha ao que acontece na prática científica são as simulações computacionais. Elas possibilitam que grupos diversos de estudantes proponham procedimentos diferentes, alguns dos quais funcionam melhor, outros pior e outros que não funcionam de modo algum. As simulações computacionais permitem melhorar projetos e fazer com que os estudantes resolvam problemas que não puderem antever de maneira segura. Deste modo, eles aprendem com seus erros e aprendem a investigar mais exaustivamente e de forma mais reflexiva. Ainda que a prática da ciência seja diferente do trabalho teórico, ao usarem o computador como ferramenta para encontrar respostas a suas próprias perguntas, os estudantes desenvolvem técnicas de investigação científica e de resolução de problemas (HODSON, 1994).

O mais importante, segundo Hodson (1994), é que os alunos descobrem que projetar experimentos não é um trabalho difícil nem especializado, realizado por especialistas de jaleco branco em laboratórios sofisticados. Ao analisar as situações em que se fundamentam os problemas, formular perguntas e planejar investigações, os estudantes aprendem a identificar aqueles problemas que são importantes, que valem a pena e podem ser investigados sistematicamente. Ao mesmo tempo aprendem que nem todas as perguntas e problemas têm uma única solução ou uma resposta correta, e que muitas soluções são provisórias e necessitam ser melhoradas em investigações posteriores.

A prática científica implica algo mais que ser consciente da natureza da observação e da experimentação. Ela inclui compreender a importância da investigação científica e dos resultados por ela obtidos. Assim, a iniciação à ciência, durante o Ensino Médio, pode incluir outras estratégias, como a consulta a resultados obtidos por outros e que constam de base de dados. Esses resultados podem ajudar o estudante a explorar melhor suas próprias ideias, fazer predições, questionar relações e confrontá-los com dados disponíveis sem limitar-se a instalações de laboratório inadequadas, à falta de prática para manusear determinado equipamento ou mesmo a falta de materiais ou problemas com a segurança pessoal.

Por outro lado, assim como nem todos os temas científicos necessitam de um enfoque experimental, a atividade prática em ciência nem sempre precisa acontecer em uma bancada de laboratório ou incluir uma experimentação. Métodos de aprendizagem em que os estudantes aprendam por meio da experiência direta e que exijam o envolvimento ativo e a reflexão deles, tais como estudos de caso históricos, dramatizações e debates, podem ser descritas como atividades práticas.

A iniciação científica de estudantes da Educação Básica também pode começar a acontecer pelo “educar pela pesquisa”. Diversos autores da área de educação em ciências (MORAES, GALIAZZI, RAMOS, 2002; FRISON, 2002; SCHWARTZ, 2002; BARREIRO, 2002; GESSINGER, 2002; ALMEIDA, 2002; LIMA, 2002) têm desenvolvido trabalhos nessa linha, adotando pressupostos apresentados em obras do sociólogo Pedro Demo (2004, 2007, 2009).

Demo (2007) argumenta que o conhecimento disponível nos livros, bibliotecas, universidades, institutos de pesquisa, escolas, bancos de dados, tem se tornado cada vez mais acessível. A facilidade de acesso ao conhecimento culturalmente acumulado por meio da informatização tem absorvido a tarefa tradicional do professor e da escola de transmiti-lo. Sem negar a importância da transmissão do conhecimento, pois não se parte do nada, nem se cria do nada, Demo (2007, p. 26) defende que a tarefa do professor é realizar o “questionamento reconstrutivo do conhecimento” do aluno, aproveitando o que ele já sabe culturalmente. Segundo o autor, o questionamento reconstrutivo apóia-se em dois fundamentos: (1) a pesquisa como princípio científico e educativo, e (2) a elaboração própria. Como princípio educativo, a pesquisa pressupõe que o aluno seja incentivado a buscar dados, procurar fontes e a manejar o conhecimento disponível. Para tal, é importante que ele desenvolva seu espírito crítico por meio do questionamento sistemático do material que pesquisa. Como princípio educativo, a pesquisa deve acontecer de forma permanente, como atitude cotidiana no trabalho escolar do aluno e do professor. A elaboração própria tem por finalidade a formulação de propostas, sendo essencial para isso que o aluno escreva o que pensa e o que quer fazer.

A pesquisa introduz a face metodológica e teórica da produção do conhecimento e desenvolve a autonomia e o saber pensar crítico e criativo, sendo, portanto, um caminho profícuo para chegar ao aprender a aprender. A elaboração própria, como parceira da pesquisa, ressalta no aluno “o desafio crucial de „fazer‟ conhecimento, não apenas escutar, reproduzir, repassar” (DEMO, 2004, p. 18). Elaborar um texto próprio desenvolve, por sua

vez, a habilidade de pensar com lógica, coerência e consistência, além da capacidade de argumentar em profundidade.

A aplicação desses dois fundamentos do educar pela pesquisa (pesquisar e elaboração própria) visa superar a recepção passiva de saberes e a capacitar o aluno a participar das atividades educativas como sujeito capaz de formular propostas e contrapostas de maneira fundamentada. Em outras palavras, o questionamento reconstrutivo, como tarefa do professor e do aluno e atividade permanente em sala de aula, tem por objetivo superar o mero aprender e capacitar o estudante a aprender a aprender. O questionamento reconstrutivo como atitude cotidiana na escola implica em uma reorganização curricular, em que o currículo, em vez de extensivo, é intensivo. O primeiro “tem por base a aula expositiva e faz da escola um monte de salas de aula, onde se escutam cronometradamente exposições que devem ser atentamente escutadas, anotadas, muitas vezes decoradas” (DEMO, 2007, p. 34). O currículo intensivo busca a formação da competência autônoma, crítica e criativa do aluno, enquanto o professor é um orientador das atividades que faz com que os alunos trabalhem juntos.

Demo (2007, 2009) aponta como características de um currículo intensivo: (1) o aprofundamento de temas ao invés da exposição horizontal e superficial; (2) um ritmo contínuo de trabalho ao invés da aula fracionada; (3) uma organização flexível do tempo escolar; (4) o atendimento individualizado de acordo com as dificuldades e ritmos próprio dos alunos. A adoção de um currículo intensivo implica o aluno aprender através da pesquisa: (1) um tema em profundidade; (2) métodos de pesquisa; (3) a enfrentar situações novas e a reconstruir conhecimento, ao invés de copiar.

Introduzir o princípio do educar pela pesquisa em uma sala de aula da Educação Básica representa, de acordo com Moraes, Galiazzi e Ramos (2002), conduzir o processo em um ciclo constituído por três momentos: (1) o questionamento; (2) a construção de argumentos; e (3) a comunicação. De acordo com os autores: “O conjunto desses três momentos é uma espiral nunca acabada em que a cada ciclo se atingem novos patamares de ser, compreender e fazer” (idem, p. 11). O movimento do aprender através da pesquisa inicia com o questionar, pois “toda pesquisa inicia com um problema” (idem, p. 12). Dentro dessa perspectiva, é importante que o próprio aluno se envolva nesse perguntar, pois as perguntas que faz partirão do seu conhecimento anterior. Segundo os autores, esse procedimento supera a tendência do aluno tentar responder perguntas que nunca se fez.

Durante o questionamento, os alunos formulam novas hipóteses. A esse momento segue-se a reunião de argumentos para fundamentar as hipóteses. Para reunir argumentos

são realizadas atividades próprias da pesquisa como ler, discutir, argumentar, reunir dados, examiná-los e interpretá-los. Para produzir argumentos, os alunos podem buscar informações em bibliotecas ou bancos de dados, contatarem pessoas ou realizarem experimentos. Os resultados dessa busca precisam ser explicitados, de preferência por escrito, o que implica, também, torná-los mais rigorosos. Todas essas atividades podem ser realizadas individualmente ou em grupos.

Argumentar é a forma como a pessoa pode participar e decidir com competência no seu meio social. Porém, faz parte da cultura familiar e da escolar não incentivar a argumentação, o que perpetua os argumentos do mundo adulto e as atitudes passivas de falta de reflexão e ausência de crítica por parte de crianças e jovens (RAMOS, 2002). A prática da argumentação também é defendida por Driver, Newton e Osborne (2000). Para esses autores, apropriar-se da linguagem científica constitui uma forma particular de ver e falar sobre o mundo, aspecto fundamental quando se pensa a ciência como cultura. Eles defendem que essa enculturação pode acontecer por meio da prática da argumentação, pois, para que os sujeitos sejam inseridos na cultura científica, é necessário que eles experimentem a linguagem deste domínio específico. Nesse sentido, a argumentação tem um papel importante na aprendizagem de ciências, tanto do ponto de vista conceitual, pelo domínio do conteúdo e da linguagem científica, quanto do ponto de vista epistemológico, para compreender a construção social desse conhecimento.

O espaço para o exercício da argumentação revela-se, também, uma oportunidade de incentivo à cooperação para a exposição de ideias relativas a posições diferentes e formulação de argumentos por parte dos alunos (CAPECCHI; CARVALHO, 2000). No contexto do ensino de ciências, a troca de ideias, bem como a elaboração de explicações coletivas, possibilita que os estudantes percebam a ciência como a construção de teorias em constante processo de validação por parte da comunidade científica. Essa faceta da construção do conhecimento científico é enculturada pelos estudantes, que passam a reconhecer a ciência como resultado de interações entre ideias diferentes, sujeitas a réplicas e novas elaborações. A argumentação é, assim, uma forma de aproximar o cotidiano escolar do pensamento científico, pois, para argumentar, é necessário reconhecer afirmações contraditórias e relacioná-las com evidências factíveis de serem provadas.

Shulman (1986) ressalta que os professores não devem apenas ser capazes de definir para os alunos as verdades aceitas em um domínio. Devem também ser capazes de explicar por que uma proposição específica é tida como correta, porque vale a pena conhecê-la, e como ela se relaciona com outras proposições, tanto dentro como fora da disciplina, tanto na teoria como na prática. O professor, além de compreender as

proposições, deve entender porque são elaboradas de determinada forma, em quais bases sua certeza é definida, e sob quais circunstâncias a crença em sua justificativa pode ser enfraquecida e até mesmo negada. Mais ainda, espera-se que o professor entenda por que um dado assunto é particularmente central para uma disciplina, enquanto outro pode ser, de alguma forma, periférico.

Por fim, é preciso compartilhar as novas compreensões, mesmo que provisórias. Nesse sentido, a comunicação é um esforço de tornar compreensível para outros, especialmente àqueles que não participaram diretamente da pesquisa, os argumentos que foram construídos ao longo da pesquisa.

O desafio da pesquisa, definida como princípio científico e educativo, caracteriza-se como instrumentação teórico-metodológica para construir conhecimento e como fundamento para uma educação emancipatória (DEMO, 2009). A aplicação desses princípios em sala de aula pode conduzir o aluno a desenvolver projetos próprios de investigação, o que contribui para sua iniciação no mundo da ciência. Pode também desenvolver nele a capacidade de envolver-se criticamente com questões cotidianas, aplicando conhecimento científico e tecnológico para resolver problemas reais e não meramente ideais.

Tendo como base a proposta de “aprender pela pesquisa”, Maldaner (2000) descreve um novo perfil de profissional da educação. O professor é aquele que exerce sua atividade com autonomia, integridade e responsabilidade, participando ativamente da elaboração do projeto pedagógico da escola, atuando de forma interdisciplinar e integrada. Em vez da máquina de dar aulas em que se transformou, ele é um profissional que pensa a sala de aula como espaço de formação, tanto de seus alunos como a sua própria formação. Para este professor, continuar a aprender é uma atitude constante e necessária para acompanhar o desenvolvimento científico e tecnológico e manter atualizado seu conhecimento.