interação entre todos os conhecimentos e habilidades referentes ao processo de investigação
Em seu trabalho, Penner e Klahr (1996) investigam como o conhecimento específico de crianças sobre o afundamento dos corpos interage com os processos cognitivos utilizados por elas durante uma atividade investigativa que visava determinar quais os fatores influenciavam na velocidade com que diversos objetos afundavam em água.
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Veremos que Koslowski (1996) utiliza o termo mecanismo para se referir ao conhecimento do indivíduo sobre as relações causais que envolvem determinado fenômeno. Como introduziremos o conceito de mecanismo mais tarde, restringimos aqui, propositadamente, a utilização do termo.
Indivíduos, de uma forma geral, possuem certo conhecimento intuitivo sobre o domínio teórico escolhido, fruto do cotidiano. Porém, o conhecimento físico adequado para analisar o problema de afundamento dos corpos não é simples, pois envolve questões como atrito viscoso, empuxo, etc. Além disso, devido a alguns fatores estarem correlacionados, como, por exemplo, o tamanho do objeto, sua densidade e seu peso, o processo de isolar e controlar as variáveis torna-se mais complicado, dificultando a realização de testes adequados e consistentes.
O trabalho consistiu em entrevistas estruturadas que foram divididas em quatro fases. Participaram, ao todo, trinta crianças com idades entre 9 e 15 anos, que trabalharam individualmente em todas as fases. Na fase inicial, as crianças responderam a perguntas sobre porque objetos afundam na água e que fatores (forma, tamanho e tipo do material) eram relevantes para determinar a velocidade de afundamento dos objetos.
Na segunda fase, eram apresentados às crianças oito objetos distintos, formados pela combinação dos fatores acima citados, que assumiam dois valores distintos. Também eram apresentados todos os 28 pares possíveis, formados pelos oito objetos e, para cada par, a criança era solicitada a indicar qual dos objetos afundaria mais rapidamente e justificar sua escolha.
A terceira fase foi a fase da experimentação, na qual as crianças escolhiam um ou dois objetos para mergulhar na água. Antes de executar esse procedimento, as crianças deveriam prever qual objeto chegaria ao fundo primeiro e como o experimento lhe ajudaria a resolver o problema. Cada criança deveria realizar pelo menos quatro experimentos e, ao final, era perguntada sobre a certeza da importância dos fatores para o afundamento em água.
Na fase final, os participantes responderam sobre quais fatores (forma, tamanho ou tipo do material) eram relevantes para a solução do problema proposto. Além disso, os participantes eram solicitados a descrever as características do objeto ‘ideal’, ou seja, o que afundaria mais rapidamente.
Penner e Klahr perceberam que as crianças não demonstraram dificuldade em entender o problema proposto. Porém, poucas crianças realizaram mais do que os quatro experimentos solicitados, mesmo sendo livres para realizá-los e mesmo tendo sido apresentados todos os 28 pares possíveis. Ou seja, os participantes obtiveram bem menos informação da fase de experimentação do que era possível. Mesmo assim, todos os participantes da pesquisa aprenderam, através da experimentação, sobre a influência das outras variáveis que compunham o problema, pois a maioria acreditava que apenas a massa do objeto era relevante.
Os autores concluíram que o conhecimento prévio dos indivíduos influencia no objetivo inicial do processo de experimentação e que as crianças mais velhas têm uma tendência maior a ver o processo de experimentação como forma de testar hipóteses e de utilizar mais freqüentemente testes adequados e consistentes. Já as crianças mais novas, realizam experimentos sem uma hipótese definida ou como uma forma de confirmar seus conhecimentos.
Outro aspecto interessante do trabalho de Penner e Klahr (1996) é a discussão sobre os resultados anômalos obtidos pelas crianças. Segundo os autores, para os indivíduos analisem resultados anômalos, três condições devem ser satisfeitas: o indivíduo deve perceber que alguma coisa inesperada aconteceu, deve perceber que sua hipótese ou seu conhecimento inicial não é capaz de explicar o resultado inesperado e deve estipular um novo objetivo de investigar possíveis explicações para esse resultado. Assim, das oito crianças que obtiveram resultados inesperados, apenas uma percebeu a importância de explorar mais detalhadamente o resultado obtido.7
Schauble (1990) procura descrever as mudanças no conhecimento, no raciocínio e nas estratégias de crianças quando estas trabalham com atividades investigativas ao longo de um período extenso de tempo. Seu objetivo maior é o de observar as estratégias que crianças utilizam para gerar e analisar as evidências obtidas, procurando identificar situações nas quais o conhecimento prévio da criança poderia influenciar nesses processos.
Participaram do estudo 22 crianças entre 8 e 12 anos que exploraram uma atividade investigativa, implementada através de uma simulação computacional, sobre corrida de carros. Ao longo de oito sessões semanais (30-45 minutos cada sessão), as crianças buscavam determinar quais os fatores afetavam a velocidade de um carro de corrida. Havia cinco variáveis envolvidas no problema e cada uma delas assumia apenas dois valores. Três delas (motor, pneus e aerofólio) tinham influência sobre a velocidade do carro. As variáveis motor e aerofólio tinham uma interação entre elas. O tamanho do pneu, única variável que assumia três valores distintos, possuía uma relação não-linear com a velocidade. A duas outras variáveis envolvidas (cor e silenciador) eram não-causais.
Antes da primeira sessão, as crianças foram apresentadas ao programa e submetidas a uma pequena entrevista inicial, na qual expuseram seus conhecimentos prévios sobre o
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Para uma análise detalhada de como estudantes reconhecem e enfrentam resultados inesperados veja Borges, Borges, Silva e Gomes (2002).
assunto, indicando e justificando quais variáveis elas julgavam causais e que tinham influencia na velocidade dos carros de corrida.
Durante o processo de experimentação, as crianças definiam as características dos carros e os colocavam para correr. Elas poderiam colocar até três carros simultaneamente. A cada experimento realizado, as crianças deveriam explicar porque definiram os carros daquela maneira, fornecer justificativas e efetuar julgamentos baseados nos resultados obtidos. Ao final de cada sessão, as crianças eram novamente perguntadas sobre a influência das cinco variáveis envolvidas no problema.
As crianças raramente fizeram uso de anotações para registrar os passos tomados ou os resultados parciais de cada experimento, recorrendo à sua memória durante as oito semanas. Cada criança executou uma média de 23 experimentos. Das 48 combinações entre as variáveis possíveis, as crianças utilizaram, em média, apenas 52,8% das combinações, além de utilizarem, com certa freqüência, configurações de carros já utilizadas, o que caracteriza uma investigação aleatória e pouco sistemática.
Schauble, após analisar os dados e as informações obtidas em seu estudo segundo quatro aspectos (o planejamento, as justificativas, as comparações experimentais e os julgamentos realizados), conclui que as crianças, apesar de terem adquirido um maior conhecimento sobre o domínio estudado, falharam muitas vezes ao realizar testes adequados e consistentes e ao fazer julgamentos sobre os resultados. Mas, crianças que empregaram estratégias mais adequadas de investigação apresentaram uma compreensão melhor da atividade, chegando a identificar a interação entre as variáveis. De forma geral, as estratégias utilizadas pelas crianças evoluíram ao longo da atividade, mas heurísticas como a tendência a confirmar os conhecimentos e a maior preocupação com as variáveis tidas como causais, exploradas em trabalhos anteriores (Klayman e Ha, 1987) também foram identificadas entre as crianças participantes. Isso prejudicou o desenvolvimento de uma estratégia experimental mais adequada, a avaliação dos resultados obtidos e a revisão das concepções prévias de parte das crianças participantes.
David Klahr e colaboradores realizam um extenso trabalho (Klahr, 2000) com o objetivo de observar indivíduos de diferentes idades engajados em investigações semelhantes ao processo de descoberta científica. Para tanto, desenvolveram contextos complexos (baseados em ambientes computadorizados e utilização de robôs), nos quais os participantes deveriam, através da formulação de hipóteses, experimentação e análise das evidências obtidas, resolver os diversos problemas propostos. Além disso, a maioria dos problemas
desafiavam as habilidades dos participantes de produzir experimentos informativos e de relacionar os resultados desses experimentos com suas hipóteses originais.
Durante a apresentação dos nove estudos que compõem o livro, os autores expõem de forma rigorosa e bastante estruturada, as estratégias e procedimentos utilizados pelos participantes da pesquisa durante a atividade investigativa. A metodologia de análise utilizada privilegiou o processo de investigação dos participantes em detrimento dos resultados por eles obtidos, com o objetivo de responder três questões fundamentais e relacionadas: (i) o que é o pensamento científico? (ii) como ele pode ser estudado? (iii) como ele se desenvolve?
Para responder à primeira pergunta, os autores utilizam como referencial teórico o modelo SDDS, dedicando um capítulo do livro para descrevê-lo em detalhes, apresentando suas principais características, possibilidades de aplicação e limitações. Além disso, como resultado da análise do nono estudo, propõem alternativas para modificar e expandir o modelo proposto.
A metodologia escolhida por Klahr e colaboradores para investigar os processos cognitivos envolvidos durante a atividade científica foi a criação de ambientes complexos de investigação através de programas de computador e robôs. O procedimento padrão da maioria dos estudos consistiu em analisar o desempenho dos participantes durante a solução das diversas situações-problema criadas pelos autores. Para resolver os problemas propostos, os participantes deveriam configurar o sistema de diversas maneiras e observar o seu comportamento. A regra a ser descoberta, a função específica de uma determinada tecla ou de uma tecla misteriosa, é um problema para o qual os participantes tendem a considerar algumas hipóteses mais plausíveis que outras, o que afeta suas decisões.
Os participantes da pesquisa foram instruídos e treinados para ‘pensarem alto’, ou seja, para verbalizarem suas atitudes e pensamentos durante toda a atividade. O processo de investigação de cada participante foi gravado, assim como as configurações feitas nos sistemas. Isso permitiu aos autores identificar os objetivos, as hipóteses, os experimentos e a avaliação de cada participante ao longo da atividade.
Ao responder à terceira pergunta, o trabalho de Klahr e colaborados contribui para alimentar uma discussão perene nos trabalhos sobre a cognição humana, ou seja, as semelhanças e diferenças entre as formas de pensar de crianças, adultos e cientistas (Schauble, 1996), debate que ficou conhecido pela metáfora “crianças como cientistas”8.
Para Kuhn (1989), crianças, adultos e cientistas apresentam uma forma de raciocínio e habilidades relativas ao processo de investigação bastante distintos, principalmente com relação à compreensão do papel complementar entre teoria e evidência e à capacidade de coordená-las de forma lógica e racional. Porém, Klahr (2000) e outros pesquisadores (veja, por exemplo, Koslowski, 1996) defendem que os processos cognitivos que crianças, adultos e cientistas utilizam durante as mais diversas atividades, sejam elas do dia-a-dia ou científicas, são de mesma natureza e citam as condições e características que as atividades devem possuir para que as crianças tenham um desempenho semelhante aos adultos.