Methodological considerations

Algumas vezes encontramos na literatura referências ao ensino de ciências através de investigações como equivalente a fazer nossos estudantes trabalharem como mini-cientistas. Nada mais equivocado! Por exemplo, Chinn e Malhotra (2002) analisaram as atividades de investigação propostas em livros didáticos para estudantes norte-americanos a partir do que os cientistas fazem. O quadro que emerge da análise é bastante negativo para as atividades investigativas na escola. Mas acreditamos que equiparar o trabalho dos estudantes da educação básica aprendendo ciências por meio de investigações com a ciência autêntica dos cientistas é pouco apropriado, principalmente no Brasil.

Os estudantes não são cientistas mirins, nem deve ser objetivo da educação em ciências promover tal perspectiva. Os cientistas levam anos sendo educados em áreas bem específicas

e delimitadas, de forma que têm compromissos intelectuais e afetivos bem diferentes com os problemas e questões que investigam comparados aos estudantes. Os cientistas aprenderam a utilizar um arsenal de táticas e técnicas de investigação, que dominam profundamente, mesmo sem ser capazes de explicitar um conjunto de práticas epistêmicas e investigativas. Entretanto, em alguns países da Europa e da América do Norte os estudantes da educação básica são habituados desde pequenos a realizar atividades práticas e, às vezes, pequenas investigações e experimentos. Além disso, a cultura científica é mais presente no cotidiano desses estudantes, principalmente através de programas de televisão que investigam mitos e objetos do dia a dia à luz da ciência. Nestes países foram conduzidas pesquisas comprometidas com a proposta de ensinar ciências através de investigações, algumas delas usando recursos sofisticados de tecnologia da informação ou abordando problemas complexos, como por exemplo, Edelson e colaboradores (1999), e White e Frederiksen (1998), entre outros, com resultados animadores, mas também apontando limitações. Neste sentido, destaco o trabalho de Zion et al. (2004) com alunos do ensino médio em Israel. Nesta pesquisa a investigação aberta é tratada como uma investigação dinâmica e a sua principal característica é que a aprendizagem é vista como um processo que se modifica ao longo da pesquisa que os estudantes realizam. Os estudantes realizam pesquisa bibliográfica com periódicos atuais da área, realizam experimentos controlando variáveis complexas, que conforme argumentam os autores, configuram pesquisas autênticas (ZION et al., 2004).

Em um trabalho que investigava a organização de conchecimentos em especialistas e noviços, Chi et al. (1981) argumentam que um cientista tem uma ampla base de conhecimentos especifico da sua área de atuação, organizada de forma distinta da base de conhecimento de aprendizes novatos. Ele passa anos sendo formado e convivendo com outros cientistas, aprendendo a formular boas questões e a planejar como respondê-las, aprendendo a utilizar as ferramentas de análise qualitativa e estatística para transformar os dados primários em outros dados mais complexos, e, por fim, trabalha com um foco muito restrito comparado ao escopo de temas dos estudantes da educação básica. Além disso, dedica boa parte de seu tempo preparando relatos e comunicações sobre os problemas e questões que investiga para apresentar a seus pares em congressos e revistas especializadas. Dedica ainda muito de seu tempo a ler o que outros cientistas escreveram sobre os temas de seu interesse.

Assim, decidimos focalizar essa pesquisa apenas nas etapas iniciais da investigação. A formulação de questões e hipóteses, a identificação de variáveis e idéias importantes acerca do fenômeno tratado e o planejamento dos passos seguintes da investigação para chegar a

uma solução para o problema. As pesquisas existentes sugerem que os processos cognitivos empregados por estudantes não são essencialmente diferentes daqueles de cientistas (Zimmerman, 2000; Koslowiski, 1996). Os jovens estudantes têm que desenvolver seus conhecimentos procedimental e conceitual de ciências e serem ajudados na tarefa de desenvolver práticas de investigação, antes que possam fazer atividades verdadeiramente autênticas. Acreditamos que o ensino de ciência por investigação poderia ser uma alternativa mais interessante e produtiva, mesmo para os alunos da segunda metade do ensino fundamental. Mas reconhecemos que algumas das habilidades e competências requeridas para investigar um problema só se desenvolverão em prazos muito longos. Por exemplo, a coordenação de teoria e evidência ou a extração de relações entre várias variáveis em problemas mais complexos.

Por outro lado, existem medidas interessantes e fáceis de serem tomadas na busca pela enculturação científica dos nossos jovens. Coll (1987) afirma que central à perspectiva investigativa de ensino está a idéia de que é essencial ter a organização e o planejamento dos experimentos a cargo dos estudantes. Para isso, de acordo com Alberts (2000) e Gibson e Chase (2002), é necessário que o professor crie um ambiente de aula encorajador para que os estudantes ultrapassem a memorização e se responsabilizem pelo seu aprendizado. Entretanto, é necessário um trabalho de aproximação sucessiva entre o ensino tradicional e a investigação escolar, buscando desenvolver o pensamento científico dos estudantes que, conforme apontam Borges e Borges (2001) e Chinn e Malhotra (2002), deve ser o principal objetivo da educação científica.

Tal aproximação sucessiva é determinada pela complexidade dos problemas investigados e pelo grau de abertura da atividade. Trata-se basicamente do grau de especificação de uma atividade em sala que é fornecida pelo professor. De acordo com Borges (2002), o controle da atividade investigativa pode variar ao longo de um contínuo. Num extremo estão os problemas fechados, ou altamente estruturados, apresentados já completamente especificados aos estudantes e eles seguem as instruções dadas, sem margem de decisão sobre o quê e como investigar. São atividades típicas do laboratório tradicional, ou seja, atividades completamente estruturadas. No outro extremo, estão os problemas completamente abertos, apresentados de maneira pouco definida. Aqui cabe ao estudante formular o problema de uma forma investigável, definir as observações e variáveis de interesse e os controles apropriados, decidir quantas vezes medir cada variável e em que condições, decidir como registrar e organizar os dados e o que fazer com eles para obter uma solução ou explicação. Além disso, caberia

discutir a confiança depositada na solução encontrada. O quadro 3 indica como o grau de abertura pode variar.

QUADRO 3 – Contínuo Laboratório Estruturado-Investigações

Aspectos Laboratório Tradicional Atividades Investigativas Quanto ao grau

de abertura

Roteiro pré-definido

Restrito grau de abertura

Variado grau de abertura

Liberdade total no planejamento

Objetivo da Comprovar leis Explorar fenômenos

Atitude do estudante

Compromisso com o resultado Responsabilidade na investigação

Fonte: Borges, 2002, p.304.

De acordo com Borges (2002), o professor deve considerar o nível de ensino e a familiaridade dos estudantes com esse tipo de atividade ao escolher o ponto do contínuo por onde começar. A literatura recomenda oferecer aos estudantes um leque variado de possibilidades, mas começando com investigações mais estruturadas e restritas a observações de aspectos mais salientes de problemas simples, com uma ou duas variáveis apenas.

De forma semelhante, Munford e Lima (2008) apresentam um quadro traduzido e adaptado a partir da NRC (2000) com algumas variações possíveis neste contínuo apresentado por Borges (2002).

O quadro 4 lista cinco características essenciais para uma atividade investigativa e quatro níveis diferentes do grau de abertura da atividade permitindo, assim, a aproximação sucessiva entre a atividade prática totalmente estruturada até a atividade prática totalmente aberta, com todas as etapas da investigação a serem definidas pelo estudante.

QUADRO 4 – Variações nas atividades que contemplam elementos essenciais do ensino de ciências conforme maior ou menor direcionamento do professor.

Fonte: Traduzido com adaptações a partir de NRC, 2000.

Além do grau de abertura variável, o ensino por investigação é diferente do ensino tradicional em vários aspectos. Os treze pontos abaixo são fruto desta revisão de literatura e indicam possíveis variações da implementação de uma atividade científica dependendo do aspecto que o professor deseja enfatizar em sala. Assim, uma atividade investigativa pode:

1. Envolver trabalho colaborativo entre os estudantes;

2. Conectar o conhecimento espontâneo ao conhecimento científico; 3. Comportar diferentes graus de abertura;

4. Ser original e motivadora para o estudante;

5. Transformar um problema em questões de orientação científica; 6. Envolver a criação de um planejamento prévio da investigação;

7. Envolver a manipulação de objetos técnicos; 8. Envolver um trabalho de pesquisa bibliográfica;

9. Envolver a realização de observações e de coleta de dados;

10. Envolver o aprendizado de formas de disposição e organização dos dados;

11. Conter a formulação de relatórios escritos com argumentação baseada em evidências; 12. Conter a reavaliação de hipóteses e métodos à luz de evidências;

13. Trabalhar a interpretação e formulação de conclusões;

14. Ocorrer ao longo de uma aula ou ao longo de várias semanas.

Para esta pesquisa, como exposto anteriormente, focalizo a aprendizagem de aspectos procedimentais, como contexto para efetivar uma avaliação do nível de alfabetização científica dos alunos da rede estadual neste aspecto. Assim, passo agora à apresentação dos conhecimentos procedimentais e de suas alternativas de avaliação nesse trabalho.