O cenário de um currículo temático oferece uma gama ampliada de conceitos e relações. Uma das características do planejamento deve ser, portanto, o de limitar seu alcance, de modo a tornar factíveis as metas de aprendizagem propostas. ARNOLD & MILLAR (1996) destacam que o pequeno número de idéias-chave é particularmente útil ao professor no desempenho de suas funções de orientar, conduzir e monitorar a aprendizagem dos estudantes. Do mesmo modo, ao analisar estilos de ensino, ORQUIZA DE CARVALHO (1998) destaca a conveniência e a maior efetividade de se trabalhar com um menor número de idéias-chave, dando aos estudantes oportunidades variadas para se familiarizem com os conteúdos do ensino e com situações experimentais a eles associados. O planejamento do ensino deve, então, compor uma visão global e sistêmica do que está sendo ensinado, assim como uma progressão dos conteúdos envolvidos.
LIJNSE e colaboradores (1990) relatam que, ao desenvolverem as unidades do projeto PLON, procuravam definir uma “pergunta-chave” que não só cumpria a função de ser um guia de aprendizagem para os alunos, mas também funcionava como critério demarcador de conteúdos a serem tratados em cada uma delas. Ao produzir a unidade, não tivemos uma preocupação explícita em fazê-lo, mas nos parece que a primeira pergunta do pré-teste tinha esse caráter. Sua formulação era: “Você deve saber que,
quando estamos sadios, a temperatura interna do nosso corpo se mantém relativamente constante, mesmo quando a temperatura ambiente varia (dias muito quentes ou muito frios). Em sua opinião, como isso é possível?”. Deve-se notar, porém, que o contexto dessa questão era restrito ao estudo do corpo humano e a unidade acabou tendo uma abrangência maior, envolvendo diferentes grupos de animais.
7 Ao contrário de ARNOLD & MILLAR (1996), evitamos utilizar analogias que reforçassem o esquema
Enquanto escrevíamos a primeira versão dessa unidade temática, adotamos uma estratégia de listar os conteúdos conceituais presentes em seu desenvolvimento (ver Anexo 2). Ao fazê-lo, tornou-se claro o número excessivo de relações presentes nos nossos primeiros esboços, o que constituía um problema tanto para a gestão do ensino quanto para a promoção de aprendizagens.
Procuramos, então, identificar quais das trinta e cinco idéias organizadoras, eram de fato relevantes e centrais no desenvolvimento da unidade, quais eram periféricas e suplementares e quais deveriam ser excluídas. Algumas dessas decisões foram arbitrárias, enquanto outras decorreram da “pergunta-chave” que orientava a unidade temática.
A abrangência dos conteúdos identificados no tratamento dessa unidade temática levou-nos a considerar sua distribuição como elementos de uma “gaussiana”, em cuja região central encontram-se os conceitos que definem metas de aprendizagem mais específicas da unidade. Nas bordas dessa curva normal de distribuição, situam-se outros conceitos, periféricos em relação aos primeiros, por uma decisão de caráter pedagógico. Alguns dos conceitos “periféricos” referem-se a idéias relevantes que foram objeto de estudo em outras unidades do currículo, retomadas por sua importância na resolução dos problemas apresentados. Outros desses conceitos, relativos a informações adicionais, apontavam para eventuais aprofundamentos futuros, ou mesmo para o enriquecimento do currículo daqueles estudantes que revelassem interesse e habilidades especiais em ciências naturais.
Foi bastante penoso realizar essa seleção previamente, e ela foi se constituindo à medida em que as atividades e os textos iam sendo produzidos. Ao final, uma visão de toda a unidade permitiu destacar um “mapa” das idéias-chave e suas relações (ver Anexo 3), em que se destacam as idéias que, a nosso ver, constituem o núcleo conceitual da unidade, ou seja, a região central da “gaussiana”.
A esses conteúdos conceituais, podemos acrescentar outros, de índole mais geral, decorrentes, em última instância, dos ambientes de aprendizagem que se pretende configurar. O alcance da aprendizagem em ciências deve estender-se para além do conhecimento de determinados conteúdos científicos, de modo a permitir o desenvolvimento de capacidades de raciocínio e argumentação a partir de questões e problemas cientificamente relevantes. Para isso, é preciso planejar situações de aprendizagem em que os estudantes se deparem com problemas; discutam como
resolvê-los; examinem suas próprias soluções e a dos colegas; utilizem pensamento lógico e crítico; formulem hipóteses e confrontem-nas entre si e à luz de evidências; considerem idéias e explicações alternativas; e pratiquem o discurso científico, constituindo verdadeiras comunidades de aprendizagem nas aulas de ciências (JIMÉNEZ ALEIXANDRE, 1998; DUSCHL, 1995).
Outra preocupação, ligada às metas e objetivos de aprendizagem, diz respeito aos conteúdos epistêmicos, isto é, ligados à natureza da ciência e da atividade científica. Nas classes de ciências, os estudantes aprendem não apenas conceitos e teorias científicas mas também sobre ciências. Na unidade em discussão, procuramos desenvolver uma reflexão acerca do caráter das leis científicas: como se expressam de modo simples e se aplicam a uma variedade de situações, como se sustentam no debate científico, através do confronto entre teorias e evidências. Ambientes de aprendizagem em ciências abertos à argumentação e crítica constituem, a nosso ver, o modo como os estudantes desenvolvem uma visão menos dogmática sobre ciências, que lhes permite compreender suas teorias como interpretações de aspectos do real, no sentido de organizar o campo da experiência, expandi-la e atuar sobre ela. Outro modo de fazê-lo consiste em abordar aspectos históricos acerca do desenvolvimento científico. Na
unidade, apenas uma atividade tinha esse caráter − nela, os estudantes deveriam
considerar a pertinência das evidências apresentadas por Robert Mayer, em 1842, ao sustentar o princípio de conservação da energia e as razões do não-reconhecimento de seu trabalho pela comunidade científica na ocasião (MARTINS, 1984).
Do ponto de vista da estrutura, a unidade temática (ver Anexo 1) divide-se em três partes. A primeira parte envolve todo um trabalho de construção dos conceitos físicos de calor e temperatura, desenvolvidos a partir da problematização das sensações de frio e quente que se percebem pelo tato. Os textos e atividades correspondentes foram cuidadosamente selecionados de maneira a propiciar situações que orientassem os estudantes a rever suas concepções iniciais acerca dos fenômenos térmicos. Três aspectos são centrais nessa reestruturação de conceitos e noções: 1. a superação de uma lógica baseada em atributos de “calor” e “frio” em favor de um entendimento dos fenômenos térmicos como resultado da transferência de energia entre corpos a diferentes temperaturas; 2. a noção de equilíbrio térmico e as condições de sua ocorrência; 3. a diferenciação dos conceitos de calor e temperatura, o que exige a
Na segunda parte da Unidade, destacamos as transferências de energia entre os animais e o ambiente em que vivem. Partimos de observáveis ligados ao corpo humano, ampliando-os, sempre que possível, para outros grupos de animais. A idéia central é a do balanceamento das trocas de energia entre um organismo e o meio em que vive. De um lado, os organismos obtêm energia através do metabolismo de nutrientes e, eventualmente, das reservas de seus próprios tecidos. De outro, dissipam energia, na forma de calor, ao ambiente, realizam trabalho físico e mantêm as funções orgânicas vitais − digestão, excreção, respiração, circulação, e outras. O aspecto principal, neste caso, é o raciocínio em termos de conservação da energia, o que envolve a tomada de consciência da energia despendida na manutenção da temperatura corporal a níveis usualmente superiores à temperatura ambiente (no caso dos animais homeotermos).
Na terceira parte, abordamos os processos de regulação de temperatura corporal, que envolvem controle da quantidade de calor produzido pelo metabolismo e da quantidade de calor transferido para o meio. Especial atenção é dada aos processos de transferência de calor por condução, convecção, radiação e evaporação, no contexto das interações dos organismos com os ambientes em que vivem. Investigamos, ainda, as propriedades térmicas da água e sua importância na regulação da temperatura corporal.
Os mecanismos fisiológicos de controle de temperatura corporal e os órgãos por ele responsáveis são tratados, nesse nível, de forma apenas introdutória, buscando-se destacar a atividade do organismo, além de suas evidências externas. Não entramos em detalhes de morfologia ou fisiologia animal, que descaracterizariam a abordagem inicial e abrangente que tentamos imprimir ao tratamento da unidade. As diferenças entre animais homeo e heterotermos foram tratadas a partir da compreensão das vantagens e desvantagens comparativas entre esses dois processos de adaptação e acesso à vida. Mecanismos de adaptação biológica a ambientes adversos para os humanos são apresentados a partir de alguns “casos”.