Autores
Cury, L.K. (INSTITUTO FEDERAL GOIANO) ; Teodoro de Souza, P.V. (INSTITUTO FEDERAL GOIANO/ UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA)
Resumo
O presente artigo objetiva-se em apresentar resultados e reflexões, a partir de uma aula experimental investigativa, sobre gases, no Ensino de Ciências. Para tanto, realizamos a reestruturação de um experimento, de natureza demonstrativa, sobre o comportamento dos gases, mostrado na Lei de Charles. Posteriormente, aplicamos a proposta com estudantes de uma escola pública, na cidade de Catalão, Goiás. Pudemos considerar que um experimento demonstrativo pode ser aprimorado, com vistas à investigação, o que possibilita o desenvolvimento de habilidades, no processo de aprendizagem, que vão além da memorização e demonstração de teorias.
Palavras chaves
Ensino de Ciências; Gases; Experimentação
Introdução
O distanciamento entre o conteúdo das Ciências Naturais (Química, Física, Biologia e Geociências) e as inter-relações entre o cotidiano, assim como as aplicações e a formação cidadã dos estudantes, é um fator preocupante no ensino de Ciências/Física. Mayer e colaboradores (2013), Rodrigues, Santos e Times (2015), entre outros, reconhecem que o ensino das ciências naturais encontra como um dos obstáculos o distanciamento entre conteúdo e cotidiano e, assim como Moreira (2014), atribuem parte da responsabilidade ao preparo inadequado dos professores em conjunto com projetos pedagógicos que não favorecem essa interação. A Química, por exemplo, é entendida como uma ciência que investiga a transformação da matéria, poucas vezes é identificada, pelos estudantes, presente em nosso universo. A questão principal é a forma que os assuntos de Ciências são ministrados em sala de aula, na qual prejudica a identificação para formação de pessoas mais instruídas, críticas e reflexivas sobre o ambiente natural. Para Moreira (2014), é importante a criação de novos paradigmas educacionais, isto é, uma reforma que promova competências gerais, que articule conhecimentos e que permita ao alunado o pleno desenvolvimento de seu potencial. No sentido de superar o modelo tradicional de ensino, centralizado no professor e descontextualizado do cotidiano do educando, no Brasil, vem ocorrendo um crescente movimento de reaproximação entre ciência e sociedade, provocada pela disseminação de novas tecnologias e também por uma nova sensibilização sobre as interações entre o homem e a natureza (SANTOS, 2011). Para que isso ocorra, é necessário que haja um repertório de metodologias que possam ser escolhidas de acordo com cada situação, ampliando as opções do professor para estimular o engajamento dos alunos. A contextualização e articulação entre os conhecimentos de Ciências são palavras-chave para se pensar em propostas de intervenção pedagógica que tenha como foco o aprendizado dos estudantes. Especificamente no que se refere às Ciências Naturais (Biologia, Física, Geociências e Química), as propostas apresentadas dirigem-se para mudanças na didática dos conteúdos, de maneira a ampliar a participação dos aprendizes e a compreensão, em oposição à passividade e a memorização que caracterizam o ensino tradicional. Esse modelo de educação exige dos docentes um preparo diferenciado, metodologias que valorizam os educandos no processo de ensino-aprendizagem de ensino, que, segundo Moreira (2014), ainda não são a prática comum nas escolas. Rodrigues e colaboradores (2015) afirmam, ainda, que as Ciências, especialmente a Química e a Física, é considerada uma disciplina de difícil aprendizado, quando não se apropria da estrutura fenomenológica. O ensino Ciências supõe a produção de conhecimentos que devem ir além de conceitos formulados e repassado aos ficando restrito ao contato teórico com os variados temas dos seus conteúdos. Nesse sentido, as atividades experimentais podem constituir uma rica estratégia para incentivar os estudantes para o estudo de conteúdos relacionados à Química. Para Suart e Marcondes (2009), as atividades experimentais ainda são muitas vezes tratadas de forma acrítica e aproblemática, uma vez que ainda não é oportunizado aos estudantes a análise e elaboração de hipóteses. Para as autoras supracitadas, o professor “é o detentor do conhecimento e a ciência é tratada de forma empírica e algorítmica” (p. 51). Nesse contexto o estudante é o agente passivo sem, de fato, impactar a sua formação. A correlação entre teoria e atividade prática constitui uma forma de ministrar conteúdos de Ciências na Educação Básica, fornecendo mais elementos, argumentos e fatos, que, em conjunto com outros conhecimentos, podem ajudar na compreensão e construção de conceitos científicos (SOUZA, et al, 2015). As considerações explanadas neste texto, nortearam a problemática da presente pesquisa, na medida em que teve como questionamento: como a experimentação pode colaborar para promover o aprendizado dos estudantes no ensino de gases? Diante do exposto, este texto objetiva-se em apresentar resultados de uma proposta de pesquisa que buscou investigar as possibilidades de se realizar um ensino de Ciências/Química, na Educação Básica, que supere ações expositivas, memorísticas, baseadas em fórmulas e regras. Para tanto, apropriamos da experimentação para desenvolver ações pedagógicas a partir do conteúdo de gases. Os objetivos específicos da pesquisa buscaram aplicar a experimentação, fazendo simulação do comportamento dos gases, mostrado na Lei de Charles; trabalhar o conteúdo de gases, superando abordagens teóricas e expositivas; identificar as contribuições da atividade prática para envolvimento e aprendizagem discente; e, ainda, destacar a importância da experimentação nas aulas de Física. A coleta de dados foi realizada em uma escola pública da cidade de Catalão, Goiás, com estudantes da segunda série do Ensino Médio.
Material e métodos
A metodologia proposta para realização do trabalho se baseou na pesquisa- ação. Essa metodologia de pesquisa possibilita a produção de conhecimentos novos e formação de sujeitos pesquisadores, críticos e reflexivos, pois os próprios pesquisadores participam, efetivamente, de todo o processo da investigação (BARBIER, 2002). A pesquisa-ação é um tipo de metodologia em que os proponentes pesquisadores são participantes do processo e que, diante de uma problemática, juntamente com os outros envolvidos, refletem sobre as causas e/ou efeitos da situação, no sentido de elaborar medidas para resolver ou amenizar os problemas identificados (SOUZA, 2014). Buscamos experimentos demonstrativos, já existentes no rol de possibilidades em materiais de ensino, como livros didáticos e paradidáticos, artigos e outros textos. Em seguida, trabalhamos no aprimoramento do experimento demonstrativo, com vistas a se tornar investigativo. Em seguida, aplicamos o experimento com tendência investigativa para simular o comportamento dos gases mostrado na Lei de Charles. Buscamos trabalhar a transformação isobárica do gás, na qual é conservada a pressão interna, com alteração do volume e temperatura.
Resultado e discussão
Inicialmente, buscamos reestruturar experimentos que já são utilizados,
inclusive em livros didáticos de Ciências/Física. Um grande problema de
muitos experimentos é que esses possuem o intuito de demonstrar ou comprovar
alguma teoria. A experimentação utilizada nesse viés, pouco contribui para a
formação do alunado (HODSON, 1992; FLORES, SAHELICES e MOREIRA, 2009;
AMAURO, SOUZA e MORI, 2015). Diante disso, Lima (2013), Suart et al (2015),
Souza et al (2015), entre outros, já apontam uma visão mais ampla da
experimentação, no sentido de inserir os estudantes para resolverem
situações problemas por meio da experimentação e, a partir disso, chegarem
ao conhecimento. Isso significa que a experimentação deixará de ser uma
ferramenta de aprendizagem, para ser um recurso potencial e necessário para
o ensino de conceitos de Ciências. Se por um lado ações demonstram a teoria,
geralmente ensinada em sala de aula, a experimentação investigativa insere
os estudantes na resolução de problemas, propicia a autonomia para tomada de
decisões, desenvolve habilidades cognitivas nos estudantes, favorece o
trabalho colaborativo para chegarem em conclusões e propicia a participação
ativa dos discentes no processo de ensino e aprendizagem. O experimento
utilizado foi encontrado no livro didático, intitulado Química: meio
ambiente, cidadania, tecnologia (FONSECA, 2010). A escolha foi feita pelos
materiais utilizados que são simples e de baixo custo. O experimento sugere
a utilização para a intervenção demonstrativa. Para enriquecermos a ação,
fizemos alterações no experimento de modo que a experimentação pudesse ter
um impacto ainda maior no aprendizado dos estudantes. Diante disso,
utilizamos a seguinte questão problema: como a temperatura influencia na
contração ou expansão dos gases? Para resolver essa questão, solicitamos aos
estudantes que fizessem grupos de quatro estudantes. Em cada grupo,
disponibilizamos materiais, como três (3) garrafas PET de 600 ml, 3 balões,
água no ponto de ebulição, água gelada, dois recipientes (jarras de vidro) e
funil de vidro. Explicitamos, com o intuito de direcionarmos a atividade,
que os discentes poderiam utilizar os materiais disponibilizados nos grupos
e, uma possibilidade, seria trabalhar com os balões em contato com as
garrafas cheias de águas, em diferentes temperaturas. O primeiro resultado
que acreditamos ser importantíssimo foi a euforia dos estudantes. Perguntas
do tipo: “professor, mas como vou fazer isso? "professor, a gente não sabe o
que precisa fazer primeiro?”. Ações dessa natureza mostram que os discentes
não estão acostumados com propostas em que eles buscam os resultados.
Atualmente, nas escolas brasileiras, as informações são colocadas de forma
pronta, sem oportunidades para discussão. E, assim, dificilmente existirá
construção (formação) de conhecimento. Após o embate enriquecedor inicial,
percebemos que os estudantes discutiam em possibilidades para mostrar
efeitos nos balões. Um dos grupos colocou água gelada dentro do balão, mas
nada foi observado. Quando colocou água quente, também percebeu que nada
aconteceu. Ou seja, essa estratégia de inserir água no balão, não chegaria a
nenhum propósito naquele instante. Enquanto isso, os outros grupos também
discutiam buscando possibilidades de apontar efeitos nos balões, ou mesmo
nas garrafas. Nisso, o professor da disciplina sugeriu outra dica: “mas, e
se deixassem o balão na boca da garrafa e inserissem esse sistema em
diferentes temperaturas?” Após essa dica, os estudantes, em grupos,
começaram a avançar na investigação e frases do tipo eram ouvidas: “ah, por
isso tem água quente e gelada” “olham, tem água gelada nessa vasilha
[recipiente de vidro] e água quente nessa outra”. Após esse direcionamento,
os estudantes buscaram encontrar soluções a partir da inserção do balão na
boca da garrafa, em diferentes temperaturas. Percebemos que todos os grupos
seguiram na mesma linha de raciocínio, muito embora, esperávamos que
surgissem outras perspectivas para confrontamento de ideias com o professor.
Infelizmente, isso não aconteceu, talvez por ainda estarem se adaptando com
intervenções, baseada na experimentação investigativa, em que eles são
protagonistas do aprendizado. Percebemos que dar voz ao estudante é complexo
por dois motivos: o primeiro porque não fomos devidamente preparados para
isso. Fomos ensinados que o professor é o detentor do saber e que o
aprendiz, precisa apenas ouvir e aceitar o que está sendo ensinado; o
segundo motivo, se refere ao fato de que é extremamente complexo sairmos da
zona de conforto. Uma aula em que apenas o professor expõe o conteúdo, não
abre muitas oportunidades para embate de ideais; por outro lado, uma aula
investigativa o estudante irá buscar soluções, sem um método único para
isso. Assim, o docente precisa ter habilidades para conduzir tais propostas
e, quando não for possível, estar disposto a buscar respostas para tais
inquietações. Notamos que alguns grupos mergulharam a garrafa com o balão na
água quente e outros na água fria. Logo já percebemos sinais de que algumas
observações estavam sendo evidenciadas. Posteriormente, cada grupo
apresentou uma solução para a questão inicial. Alguns extratos mostram as
soluções dos grupos: “se colocar a garrafa com o balão na água quente, o
balão vai encher, porque os gases sobem e o balão enche” (Grupo 1); “na água
quente esquenta a garrafa e o balão enche” (Grupo 2); “o balão vai encher se
estiver na água quente, porque as moléculas de água agitam” (Grupo 3); “na
água fria é o contrário. Como terá pouca agitação das moléculas, a bexiga
murcha” (Grupo 3); “se estiver quente, expande o ar e o ar sobe, por isso
enche o balão” (Grupo 4). Percebemos que os grupos utilizam termos do senso
comum para descrever os fenômenos. Isso é um fator importantíssimo,
especialmente porque eles ainda não tem arcabouço teórico, com vocabulário
científico adequado para descreverem os fenômenos. Entretanto, os educandos
possuem conhecimentos prévios, mesmo que do senso comum, que corrobora para
a explicação das transformações. E, é função do professor, oportunizar
espaços durante a aula para que aconteça o desenvolvimento dos discentes.
Diante disso, após os grupos apontarem os resultados, o professor explicou
os fenômenos, embasando nas proposições que eles apontaram, juntamente com
explicações científicas. Ou seja, o professor trouxe o conteúdo científico,
apropriando das concepções que os aprendizes tinham sobre os fenômenos.
O professor discutiu que, se o sistema (balão e garrafa PET) for inserido em
água quente, realmente aconteceria a expansão dos gases e o balão iria
encher, como os grupos apontaram. Isso pelo fato da agitação das moléculas
gasosas que existem no interior da garrafa. E, se tem a agitação das
moléculas, a tendência é que os gases se dissipem, colaborando para o balão
encher. O professor também discutiu quando o sistema é colocado em um
recipiente com água fria. O docente valorizou as respostas dos estudantes,
quando aponta que, de fato, o balão murcha. Isso a temperatura diminui e,
consequentemente, o volume dos gases, no interior da garrafa, são
contraídos. Com isso, o balão irá murchar. As ações referidas vão ao
encontro das prerrogativas das Diretrizes Curriculares Nacionais Gerais para
a Educação Básica, nas quais referem-se ao reconhecimento do ensino médio,
como uma etapa da Educação que não deve se restringir ao preparo para o
seguimento dos estudos em nível superior, mas sim para a formação de
cidadania e capacitar os estudantes para o aprendizado amplo, protagonistas
do processo de aprendizagem (BRASIL, 2013).
Conclusões
O estudo demonstra que as atividades experimentais possibilitam que o aluno seja incitado a não permanecer no mundo dos conceitos tendo a oportunidade de relacioná-los ao mundo empírico. Dessa maneira, as atividades experimentais auxiliam na consolidação do conhecimento e no desenvolvimento cognitivo do aluno. Agrega benefícios no processo de ensino e aprendizagem de Ciências, pois a vivência de situações reais é de grande importância para a compreensão e correlação dos diversos temas. No entanto, é preciso ter alguns cuidados para que a experimentação seja além de uma ferramenta de ensino. Precisamos entender a experimentação como estratégia potencial para a formação cidadã dos aprendizes. Percebemos que os educandos conseguirão questionar o mundo, refletir sobre modelos, desenvolver métodos e chegar ao conhecimento quando ele for sujeito ativo na aprendizagem. Deste modo, a pesquisa em educação em Ciências, com a intenção de elaboração de novas propostas didáticas, deve ser incessante, pois as novas diretrizes educacionais (BRASIL, 2013) exigem uma reformulação das práticas pedagógicas, o que necessariamente passa pela reestruturação dos instrumentos didático-pedagógicos. Notamos que por mais simples que o experimento ou estratégia didática que o professor utilizar em sala de aula, diferente da exposição de conteúdos, poderá ser instigado a curiosidade e questionamentos sobre o tema, gerando oportunidade discente para correlacionar a aprendizagem escolar com sua vivência cotidiana, ação necessária à formação do indivíduo com autonomia e criticidade, aspectos elementares para a cidadania.
Agradecimentos
Ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano (IF Goiano) - Campus Avançado Catalão.
Referências
AMAURO, N. Q.; SOUZA, P. V. T.; MORI, R. C.; As funções pedagógicas da experimentação no ensino de Química. Multi-Science Journal, v. 1, n. 3, 2015.
BARBIER, R. A pesquisa-ação. Trad. Lucie Didio. Brasília: Plano Editora, 2002.
BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Básica. Secretaria de Educação Continuada, Alfabetização, Diversidade e Inclusão. Conselho Nacional da Educação. Diretrizes Curriculares Nacionais Gerais da Educação Básica/ Ministério da Educação. Secretária de Educação Básica. Diretoria de Currículos e Educação Integral. Brasília, DF: MEC, SEB, DICEI, 2013.
FLORES, J.; SAHELICES, M. C. C.; MOREIRA, M. A. El laboratorio en la enseñanza de las ciencias: una visión integral en este complejo ambiente de aprendizaje. Revista de Investigación, Caracas, v. 33, n. 68, p. 75-111, 2009.
FONSECA, M. R. M. Química: meio ambiente, cidadania, tecnologia. 1. Ed. – São Paulo: FTD, 2010. – (Coleção química, meio ambiente, cidadania, tecnologia: v.2).
HODSON, D. Assessment of practical work: some considerations in philosophy of science. Science & Education, Dordrecht, v. 1, n. 2, p. 115-144, 1992.
LIMA, Viviani Alves de. Um Processo de Reflexão Orientada Vivenciado por Professores de Química: O Ensino Experimental como Ferramenta de Mediação. 2013. 257 f. Tese (Doutorado em Ensino de Química) - Ensino de Ciências (Física, Química e Biologia), Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013.
MAYER, K. C. M. et al. Dificuldades Encontradas na Disciplina de Ciências Naturais por Alunos do Ensino Fundamental da Escola Pública da Cidade de Redenção - PA. Revista Lugares de Educação, Bananeiras (PB), v. 3, n. 6, p. 230-241, Jul.-Dez., 2013.
MOREIRA, M. A. Grandes Desafios para o Ensino da Física na Educação Contemporânea. In: Ciclo de Palestras dos 50 anos do Instituto de Física da UFRJ, 2014, Rio de Janeiro. Conferência. Rio de Janeiro: UFRJ, 2014. Disponível em: <http://www.if.ufrj.br/~pef/aulas_seminarios/seminarios/2014_Moreira_DesafiosEnsinoFisica.pdf>. Acesso em: 19 maio 2017.
RODRIGUES, R. F.; SANTOS, J. C. S.; TIMES, K. S. Ensino e Aprendizagem de Física em Questão: estratégias e potencialidades pedagógicas de uma metodologia diferenciada. Revista Eletrônica Sala de Aula em Foco, Vitória (ES), v. 4, n. 1, p. 58-67, 2015.
Santos, W. L. P. Significados da educação científica com enfoque CTS. In Santos, W. L. P. e Auler, D. CTS e educação científica: desafios, tendências e resultados de pesquisas. Editora: Universidade de Brasília, 2011, p. 21-47.
SOUZA, P. V. T.; SILVA, M. D.; AMAURO, N. Q.; MORI, R. C.; MOREIRA, P. F. S. Densidade: uma proposta de aula investigativa. Revista Química Nova na Escola, v. 37, n. 2, 2015.
SOUZA, P. V. T. Trajetória da construção de um projeto interdisciplinar na escola: em foco a Educação Ambiental. 2014. 117 f. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências) – Instituto de Instituto de Física, Instituto de Química, Faculdade de Ciências Integradas do Pontal e Faculdade de Matemática, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia. 2014.
SUART, R. C.; ABRAS, C. M.; MACULAN, D. S.; PEDROSO, J. R.; ROSA, L. M. R.; MIRANDA, M. S.; BERNARDO, R. A.; MARCONDES, M. E. R. Uma análise do desenvolvimento de sequências de aulas por licenciandas de química ao longo de um processo de reflexão orientada. Investigações em Ensino de Ciências, v. 20, n. 2, p. 186-208, 2015.
SUART, R. C.; MARCONDES, M. E. R. A manifestação de habilidades cognitivas em atividades experimentais investigativas no ensino médio de química. Ciência & Cognição, 14 (1), 2009. p. 50-74.