Segundo Carvalho et al. (2004), uma atividade investigativa não pode se reduzir a uma mera observação ou manipulação de dados: ela deve levar o aluno a refletir, a discutir, a explicar e a relatar seu trabalho aos colegas.
Na literatura, encontramos exemplos de atividades investigativas desenvolvidas através de atividades experimentais. Alguns pesquisadores ao argumentar a favor do desenvolvimento de atividades práticas ou experimentais de caráter investigativo apresentam uma caracterização desse tipo de atividades. Isso ocorre, por exemplo,
Tamir (1990); Pérez e Castro (1996); Veríssimo et al. (2001); Gott e Duggan (1995); Gil-Perez e Valdés Castro.(1996); Azevedo (2004); Borges (2002);
De acordo com Borges (2002), em uma atividade experimental de investigação realizada em uma sala de aula, o estudante deve ser colocado frente a uma situação na qual ele seja solicitado a fazer algo mais do que se lembrar de uma fórmula ou de uma solução já utilizada em uma situação semelhante. Disso, podemos concluir que, nesse tipo de atividade, o estudante participa da definição ou da interpretação de um problema, transformando-o em questões suscetíveis à investigação.
Nessa mesma linha, Tamir (1990) afirma que, ao propor uma atividade de investigação na escola, deve-se discutir junto aos estudantes a importância do tema em estudo. Uma orientação investigativa pressupõe o envolvimento dos estudantes em uma tarefa cuja finalidade e sentido estejam claros para eles. A discussão da importância do tema proposto contribui para que os estudantes comecem a formar uma compreensão preliminar da situação problemática, permitindo, assim, a realização de uma análise qualitativa dessa situação, que lhes ajude a considerá-la sob a ótica de um problema preciso. Esse autor apresenta uma classificação das atividades práticas em diversos graus de complexidade mostrada no quadro 2.
No nível 0, as atividades são totalmente orientadas, cabendo ao professor conduzir todas as suas etapas, ou seja, além de fornecer o problema, o professor prescreve os procedimentos a serem executados e as conclusões que se espera a partir do desenvolvimento da atividade. Segundo Tamir (idem) as atividades práticas tradicionais, são, em sua maioria, do tipo 0. Em outras palavras, não contém elementos típicos de uma atividade investigativa.
Quadro 2 - Classificação das atividades práticas segundo Tamir (1990). Nível de
investigação Problemas
Procedimentos Conclusões
Nível 0 Dados pelo professor Dados pelo professor Conduzidas pelo professor
Nível 1 Dados pelo professor Dados pelo professor Em aberto
Nível 2 Dados pelo professor Em aberto Em aberto
Nível 3 Em aberto Em aberto Em aberto
No nível 1, os alunos são levados a elaborar sozinhos as conclusões da atividade, embora o professor continue a fornecer o problema e os procedimentos para a realização da atividade. No nível 2, as atividades são um pouco mais abertas, pois o professor fornece apenas o problema, cabendo aos alunos, discutir, argumentar e tomar decisões em relação ao encaminhamento da atividade. Nesse nível, o procedimento e a conclusão ficam em aberto, isto é, “correm por conta” dos alunos. No nível 3, considerado como o mais elevado nível de investigação, os alunos devem realizar sozinhos todas as etapas ou fases, começando pela formulação do problema e terminando com a obtenção das conclusões. Esses níveis de aproximação a uma investigação autêntica são muito próximos das abordagens propostas por Schwab (apud NRC, 2000). O nível 0 apresentado por Tamir não tem correspondência com as proposições feitas pelo Schwab, mas o nível 1 e os seguintes podem ser comparados as abordagens por ele descritas.
Uma distinção similar a essa foi realizada por Colburn (2000) que, no entanto, acrescenta à distinção entre atividades estruturadas, semi-estruturadas e abertas a idéia de ciclos de aprendizagem. Em um ciclo de aprendizagem, os estudantes são engajados em atividades que introduzem um conceito novo. O professor fornece, então, o nome formal para o conceito. Os estudantes tomam posse do conceito aplicando-o a um contexto diferente daquele original. O novo contexto não necessariamente remete ao de uma atividade investigativa, embora isso possa vir a acontecer.
Carvalho et al. (2004) dizem que uma atividade investigativa não pode se resumir a aprendizagem de um conceito específico, a uma mera observação ou a simples manipulação de dados: deve levar o aluno a refletir, discutir, explicar e relatar seu trabalho aos colegas. Assim, as atividades práticas concebidas em uma perspectiva investigativa demandam do aluno um esforço interpretativo e (re)interpretativo que perpassa toda a atividade e inclui a elaboração do problema, o planejamento das ações, as observações, o registro e o tratamento dos dados. Os estudantes realizam essas ações tendo em vista sua audiência e as representações que eles possuem de como essa audiência interpretará os resultados e as conclusões da investigação.
Pérez e Castro (1996) consideram que há dez aspectos que podem fazer com que uma atividade experimental se transforme em uma investigação:
1- Apresentar situações problemáticas abertas com um nível de dificuldade adequado, com o objetivo de que os alunos possam tomar decisões, transformando-as em problemas precisos;
2- Favorecer a reflexão dos estudantes sobre a relevância e os objetivos das situações propostas que dão sentido ao seu estudo, considerando as implicações CTS;
3- Enfatizar as análises qualitativas, significativas, que ajudem a compreender e a limitar as situações planejadas e a formular perguntas operativas sobre o que se busca;
4- Propor a emissão de hipóteses como parte central da atividade de investigação suscetível de orientar o tratamento das situações surgidas e de tornar explícitas as concepções prévias dos alunos;
5- Permitir aos alunos o reconhecimento da importância da elaboração do projeto e da planificação da atividade experimental por eles próprios; 6- Propor a análise dos resultados à luz do corpo de conhecimentos disponível, das hipóteses levantadas e dos resultados dos outros grupos; 7- Propor considerações de possíveis perspectivas (reelaboração do estudo com outro nível de complexidade, problema ou modificações na montagem do experimento) e contemplar, em particular, as possíveis implicações CTS do estudo realizado;
8- Pedir um esforço de integração que considere a contribuição do estudo realizado na construção de um corpo coerente de conhecimento, assim como as possíveis implicações em outros campos de conhecimentos;
9- Conceder uma importância especial na elaboração de memórias científicas que reflitam o trabalho realizado e possam servir de base para ressaltar o papel da comunicação e do debate na atividade científica;
10- Potencializar a dimensão coletiva do trabalho científico organizando equipes de trabalhos e facilitando a interação entre cada equipe e a comunidade científica, representada na sala de aula pelo resto das equipes e pelo corpo de conhecimento já construído.
Gott e Duggan (1995), que muito provavelmente influenciaram o ponto de vista de Borges (2002), já citado nesta seção, discriminam fases e processos que compõem atividades experimentais investigativas escolares. Segundo esses autores essas atividades remetem a solução de um problema e demandam dos estudantes um variado grau de autonomia e o enfrentamento de situações para as quais não existem soluções óbvias ou conhecidas de antemão. Eles apresentam um modelo de solução de problemas que propõe uma descrição do que é feito pelos estudantes quando eles desempenham atividades de investigação. Segundo os autores, a intenção por trás desse modelo é descrever uma abordagem interativa que possibilite ao aluno tomar decisões continuamente, ajustando-as quando necessário. A seguir apresentamos esse modelo.
Figura1- Esquema de solução de problema , Gott & Murphy, 1987 apud Gott & Duggan , 1995
Identificação do Problema Planejamento da investigação Concepção da forma de investigação e tomada de decisão do que medir
Realização da investigação, das observações e medidas
Registro dos dados em tabelas e gráficos
Interpretaç ão dos dados e produção de conclusões Avaliação dos métodos
e resultados Solução Mudanças nas técnicas Mudança no planejamento Reformulação posterior
Esses mesmos autores classificam diferentes tipos de trabalhos de investigação em função das tarefas nas quais os alunos são engajados:
a) Controle de variáveis: essas tarefas se dividem em quatro subcategorias, de acordo com a natureza e o número das variáveis independentes envolvidas. Assim, existem atividades com uma única variável independente categórica ou contínua, bem como atividades com mais de uma variável de um ou de outro tipo.
b) Raciocínio lógico: Uma tarefa de maior complexidade pode envolver a realização de uma seqüência de tarefas (frequentemente qualitativas), nas quais os dados de cada uma das estruturas subseqüentes da tarefa conduzem paulatinamente para a uma solução do problema.
c) Medição: Há tarefas em que não há uma maneira óbvia de fazer uma determinada medida com a instrumentação disponível, sendo necessário fazer uma medida indireta.
d) Problema de engenharia: Resolver um problema prático e testar a eficácia da solução sem necessariamente compreender a ciência por trás disso.
e) Construção de artefatos: Construção de um aparato e avaliação se ele funciona ou não da maneira pretendida.
f) Exploração: É o mais aberto dos tipos, envolvendo os estudantes no levantamento de questões e na definição de procedimentos podem envolver alguns dos tipos de tarefas mencionadas anteriormente.
Azevedo (2004) discute o desenvolvimento de atividades experimentais investigativas de demonstração. Segundo essa autora, as atividades experimentais de demonstração constituem-se, tradicionalmente, em apresentações realizadas pelo professor, com o objetivo não só de motivar os alunos, mas também de ilustrar e fundamentar a explicação de conceitos ou modelos científicos. Normalmente, lança-se mão desse tipo de atividade porque, nele, dispensa-se o uso de vários equipamentos ou de diferentes materiais, freqüentemente necessários para o trabalho com pequenos grupos de alunos.
Ainda de acordo com Azevedo (idem), durante o desenvolvimento de atividades de demonstração pelo professor, também os alunos podem exercer papéis ativos e vivenciar situações que desencadeam discussões produtivas para o processo de ensino aprendizagem. Para isso, tais atividades devem partir de um problema proposto pelo professor, que deve convidar os alunos a levantarem hipóteses sobre possíveis respostas para esse problema e, também, sobre possíveis procedimentos para se chegar a uma solução satisfatória. Durante a demonstração, ao longo das discussões, os alunos devem ser incentivados a registrar medidas eventualmente realizadas, a fazer observações e a propor novas questões. Contudo, é importante que o professor leve os alunos a desenvolver reflexões, relatos e argumentações sobre o fenômeno investigado. Para finalizar, é produtivo que ele dê um “fechamento” ao trabalho, enumerando as principais idéias discutidas durante a atividade, bem como ressaltando e explicando os conceitos científicos nelas envolvidos.
Esse tipo de atividade é significativamente diferente das atividades de demonstração tradicionalmente realizadas nas aulas de Ciências, pois faz com que os alunos participem mais, elaborem hipóteses sobre o fenômeno em foco, analisem os resultados obtidos, discutam com os colegas, façam conexão entre as novas “descobertas” e os conhecimentos anteriormente adquiridos e se posicionem em face desses “avanços” alcançados. Tudo isso conferiria caráter investigativo a tal atividade.
A referência aos autores citados até aqui tornam claro que a literatura sobre as atividades investigativas está altamente vinculara àquela que trata das atividades experimentais. Munford e Lima (2008) entendem que isso revela uma concepção inadequada do ensino por investigação. Segundo essas autoras, a vinculação entre investigação e experimentação na ciência escolar não deveria ser vista como necessária. As autoras argumentam que muitas atividades experimentais não apresentam características essenciais a uma investigação enquanto várias outras atividades que não são experimentais têm essas características.
Outra concepção problemática do ponto de vista de Munford e Lima (idem) é a vinculação automática entre ensino por investigação e atividades “abertas”, nas quais os estudantes têm autonomia para escolher questões, determinar procedimentos para a
investigação e decidir como analisar seus resultados. Apoiando-se na literatura norte americana e nas diretrizes curriculares adotadas naquele país, de que falaremos na próxima seção, elas argumentam que é importante conceber a possibilidade de múltiplas configurações com diferentes níveis de direcionamento por parte do(a) professor(a). Por fim, as autoras apresentam uma terceira concepção problemática e que diz respeito à idéia de é possível e necessário ensinar todo o conteúdo através de uma abordagem investigativa. Sob essa questão elas resgatam a diretriz da diversificação de abordagens e atividades de ensino aprendizagem como princípio educativo sugerindo que alguns temas seriam mais apropriados a uma abordagem investigativa, enquanto outros deveriam ser trabalhados de outras formas.