Autores

Araujo, Y.L.N. (UFRJ) ; Milanez, J. (UFRJ) ; Moreira, L.M. (UFRJ)

Resumo

Diversas pesquisas têm sido realizadas no âmbito do ensino por meio de experimentos e muitos resultados mostram que só a prática não é suficiente para o entendimento da teoria, já que as aulas experimentais têm o hábito de seguir um roteiro já pronto. O objetivo desta pesquisa foi investigar sobre a inserção do POE e do ADI por meio de atividades experimentais. A pesquisa se desenvolveu na perspectiva qualitativa. O público-alvo foram estudantes de uma turma, de 9º ano do ensino fundamental II que participarão de uma aula experimental. Os dados foram coletados mediante a observação, discussões em grupo e relatórios. Os resultados qualitativos da pesquisa nos mostram que os alunos foram capazes de dirigir seus próprios experimentos e tiveram dificuldades na hora da argumentação em grupo.

Palavras chaves

Ensino de Química; Experimentação; POE e ADI

Introdução

O uso da experimentação na sala de aula foi influenciado pelo desenvolvimento da pesquisa nas Universidades com o objetivo de melhorar a aprendizagem do conteúdo científico. Conforme visto por Schwahn (2007) muitas pesquisas estão sendo realizadas sobre o ensino por meio da experimentação e resultados mostram que somente o uso dela não é a solução para o entendimento do conteúdo, já que as aulas costumam seguir um roteiro pronto. Por isso a utilização de roteiros experimentais que sejam pensados e adaptados à luz da junção de duas estratégias didáticas: o método POE (Predizer, Observar, Explicar) e o modelo chamado ADI (Argument-Driven Inquiry), discutido por Sampson (2012), cujos objetivos são respectivamente: 1) promover a aprendizagem através de conflitos cognitivos e 2) visa o processo investigativo e a inserção da linguagem cientifica argumentativa. A abordagem Predizer, observar e explicar, conhecida como POE, é dividida em três etapas: o predizer, onde os alunos vão discutir entre si sobre o problema proposto e através da execução da experiência, predizem o resultado esperado. A seguir eles irão observar o que acontecerá durante a realização do experimento e no fim terão que explicar todos os resultados obtidos, verificando se o que foi pedido no início foi alcançado (OLIVEIRA, 2003). O modelo ADI, é dividido em sete etapas: A 1º) introduzir às tarefas e questões de pesquisa, o professor introduz o tema principal para começar a investigação; 2º) desenvolver e elaborar métodos para obter dados que os alunos irão precisar. Nessa etapa o professor divide a turma em pequenos grupos, para trabalharem juntos de forma a colaborar para o desenvolvimento e a elaboração do seu método; 3º) cada grupo desenvolve uma tentativa de argumento, o professor pede aos alunos para organizarem as informações e seus pensamentos em uma folha em que todos os alunos do grupo consigam ver. Nessa folha deve conter afirmações, evidências e um raciocínio necessário para que o argumento seja desenvolvido; 4º) os estudantes participam de uma sessão de argumentação onde as tentativas de argumentos são compartilhadas e criticadas. Ao final, os grupos tem a oportunidade de revisar e melhorar os seus argumentos; 5º) cada estudante escreve um relatório de investigação, em casa, que consiste em três seções, cada uma deverá fornecer a resposta para as seguintes perguntas: 1) que pergunta você estava tentando responder e por quê?, 2) o que você fez durante a sua investigação e por que você conduziu sua investigação desta forma? E 3) qual o seu argumento? Essas perguntas do relatório direcionam às mesmas informações de relatórios mais tradicionais, como introdução, procedimento, resultados e discussão, porém as perguntas são projetadas para ajudar o aluno a entender a importância do argumento na ciência e para ajudá-lo a compreender o conteúdo enquanto escreve (WALKER E SAMPSON, 2013); 6º) os estudantes participam de uma revisão “as cegas” por pares dos relatórios. Cada aluno deve entregar um número de cópias suficiente para que cada grupo receba uma cópia, sem identificação, do seu relatório para o professor. O professor os identifica apenas com um número e depois os distribui aleatoriamente pelos grupos. Cada grupo deve receber, por pessoa, um relatório e um guia com orientações para a revisão por pares. O guia de revisão por pares contém critérios específicos que devem ser usados para revisar os relatórios e avaliar a qualidade dos mesmos, também contém espaço para os alunos escreverem um feedback para o autor. Questões como O autor descreveu o objetivo do estudo?, O autor descreveu o procedimento que usou para juntar os dados e depois explicou porque usou esse procedimento?, e questões de gramática se encontram no guia e servem para o grupo ajudar o autor a melhorar a qualidade do seu relatório, já que o grupo indica o que pode ser melhorado. 7º) é a revisão dos relatórios baseados no feedback (retorno) e então submetem o relatório ao professor para a avaliação final. Assim, os relatórios revisados, os guias de revisão por pares e a versão original do relatório devem ser entregues ao professor para serem avaliados (BARBOSA, 2017).Assim, pensando em meios para contribuir com o ensino de química, proponho a implementação de atividades práticas relacionadas ao conteúdo teórico de forma a envolver os alunos em linguagem e processos científicos investigativos e argumentativos. O uso da argumentação nessa proposta se refere a um discurso lógico, onde o objetivo é fazer com que o aluno consiga relacionar as ideias com as provas. Já a argumentação científica, requer que os alunos analisem e avaliem os dados para uma posterior explicação da sua hipótese. Assim, os alunos terão mais liberdade para desenvolver a prática e poderão progredi nos seus questionamentos a fim de conseguir explicá-los através dos conhecimentos teóricos. O objetivo desta pesquisa foi investigar sobre a inserção do POE e do ADI por meio de atividades experimentais.

Material e métodos

Este trabalho consiste em uma pesquisa qualitativa que busca investigar se com a união das metodologias POE e ADI nas aulas experimentais de química os alunos conseguirão desenvolver a argumentação científica. Segundo Lüdke e André (1986) a pesquisa qualitativa, possui cinco características básicas: 1) A pesquisa qualitativa tem o ambiente natural, qualquer ambiente em que o objeto de análise está inserido, como sua fonte direta de dados e o pesquisador como seu principal instrumento; 2) os dados coletados são predominantemente descritivos; 3) a preocupação com o processo é muito maior do que com o produto; 4) o significado que as pessoas dão às coisas e à sua vida são focos de atenção especial pelo pesquisador; e 5) a análise dos dados tende a seguir um processo indutivo. Um roteiro foi adaptado com o tema de separação de misturas, segundo as metodologias do POE e ADI. O estudo foi desenvolvido em uma turma de 11 alunos do 9º ano do Ensino Fundamental II, em um colégio particular localizado no bairro do Méier, município do Rio de Janeiro. De acordo com estudos feitos por Walker e Sampon (2013) em uma turma de laboratório de química geral de graduação, o desenvolvimento com o uso da investigação ADI foi trabalhada durante um semestre com diversas aplicações durante o período. Logo é possível que nas primeiras tentativas esse processo de investigação leve mais tempo, já que a turma desconhece a metodologia e provavelmente seja a primeira vez que eles desenvolvam tal atividade. Além do público alvo ser diferente, nesse caso alunos do 9º ano do E.F II e que os mesmos estão começando a ter contato com essa disciplina agora, não tendo o hábito da argumentação. Então devemos adaptar (tempo, abordagem, escrita) e levar em consideração esses fatores. Para o atual trabalho, foi destinado um total de 300 minutos, seis tempos de 50 minutos cada. A atividade teve a duração de três semanas consecutivas e por isso foi dividida em duas etapas: 1º aula experimental e a sessão de argumentação e 2º confecção dos relatórios parciais, revisão “as cegas” e entrega dos relatórios finais. Os registros foram feitos através de filmagem e gravação de áudio. No momento da realização da atividade os alunos estavam estudando sobre Separação de Misturas. Então, o roteiro adaptado foi baseado nesse assunto. O objetivo do experimento era que os alunos pudessem propor métodos para separar a mistura que foi entregue. Para isso, a questão investigativa do roteiro era: É possível separar misturas? No roteiro também havia uma introdução sobre o tema para ajudar o aluno a solucionar o problema. O experimento foi realizado no laboratório de ciências da escola e não envolvia os materiais específicos de laboratórios, já que a escola não os possuía. Resolveu-se então utilizar materiais alternativos e que fossem de fácil acesso para os alunos. No presente trabalho, irei abordar somente a primeira etapa, a aula experimental e a sessão de argumentação.

Resultado e discussão

Na aula experimental, os alunos foram divididos em três grupos, dois com três alunos e um com quatro alunos. A aula foi iniciada com algumas perguntas para os alunos pensarem, como por exemplo, “Como as empresas de petróleo fazem para limpar o mar quando acontece algum derramamento de petróleo?” e aos poucos eles foram falando e pensando sobre. Após essa conversa inicial expliquei como seria a aula e li junto com eles o roteiro para sanar qualquer dúvida. Cada grupo recebeu uma mesma mistura contendo água, limalha de ferro, serragem, pedra e areia. Assim, cada grupo, conversou e pensou em como conseguiriam separar os elementos presentes na mistura. Para a análise dessa etapa, as respostas dos grupos foram organizadas em tabelas para futuras comparações. Podemos observar na tabela 1, que todos os grupos pensaram praticamente nos mesmos métodos, só mudando a ordem do raciocínio. O grupo A, foi o único que a princípio utilizaria quatro métodos para separar a mistura, enquanto os outros dois conseguiriam separar com três. Após os alunos pensarem e discutirem como iriam começar o experimento iniciou-se o processo de separação exatamente do jeito que eles pensaram. Nesse momento, os alunos começaram a perceber que o procedimento não estava saindo como esperado e tiveram que discutir entre si qual seria a melhor forma para corrigir tal processo. O grupo A, não levou em consideração a orientação passada antes do experimento, o grupo não discutiu qual seria a melhor forma para separar os elementos na mistura e como iriam fazer antes de separar que seria a etapa do predizer. Com isso, na etapa de observar, que é a execução do experimento, eles começaram a encontrar dificuldades e não conseguiam achar soluções para resolver o problema. Então, eles resolveram misturar tudo de novo e começar do zero. Agora, levando em consideração a orientação e seguindo a ordem do POE, predizer, observar e explicar. Segundo Crook apud Tao e Gunstone (1999) seguir exatamente a ordem do predizer, explicar e observar é muito importante para não prejudicar o objetivo da atividade. No grupo B, o experimento ocorreu exatamente do jeito que eles haviam discutido antes conforme mostra a tabela 2. Podemos observar que apesar do método de peneiração, por exemplo, envolver misturas sólidas de tamanhos diferentes, esse grupo resolveu utilizar esse método juntamente com o método de catação, já que as pedras eram grandes e a serragem também. Já o grupo C, observou que teria que mudar a ordem dos métodos que eles predisseram inicialmente, pois não viram que junto com a limalha de ferro tinha areia. Então eles resolveram usar a filtração para separar os elementos sólidos da água e assim conseguir usar o método de catação para separar as pedras e serragem já que ambas não estavam em grandes quantidades e eles conseguiriam separar com as mãos. Após essa separação colocaram a areia e a limalha novamente no copo com água e jogaram o imã, conseguindo assim separar a limalha de ferro da areia e água. Para finalizar eles utilizaram novamente o método da filtração. Após a finalização dos experimentos, os grupos tiveram um tempo para finalizar a parte da explicação, onde eles teriam que explicar se o que eles haviam predito antes de executarem o experimento foi exatamente o que ocorreu na hora da execução. Segundo Oliveira (2003), o momento da explicação, é o mais importante, pois é através dele que surge o elemento novo, ou seja, a resolução do problema inicial, através da interação e das contribuições apresentadas entre os componentes do grupo com os dados da predição e da observação. A etapa seguinte consistia na sessão de argumentação. Os alunos deveriam trocar de grupo, deixando só um membro na bancada, para explicar e trocar informações com os membros dos outros grupos. Nessa etapa notou-se um desinteresse muito grande por parte de alguns alunos e não houve uma interação tão significativa quanto nos grupos de origem. Os alunos falavam o procedimento que tinham usado e o que tinha acontecido, mas ninguém questionava a maneira como eles tinham feito, conforme podemos notar na transcrição a seguir: Aluna1 (grupo C) A1C: primeiro a gente tentou separar a limalha de ferro com o imã, mas não deu muito certo, então resolvemos deixar pro final. A gente tirou as pedras por catação, depois tiramos a serragem por peneiração. Depois colocamos a limalha com a areia dentro do copo e colocamos o imã e conseguimos separar a limalha da areia e da água. Depois conseguimos separar a areia e a água por filtração. A4A: e aí ficou a água com a limalha ou vocês já tinham separado? A1C: a gente já tinha separado com o imã Pesquisadora (P): e por que vocês usaram esse método? A1C: porque era o único jeito de separar a areia da limalha, por causa da separação magnética. A4A: a entendi A1A: a gente fez primeiro a peneiração para separar a água, da serragem, da pedra. A4A: de tudo, basicamente A1A: enfim, não deu muito certo essa parte. A gente tentou fazer a catação, mas ainda tinha um pouquinho de areia misturado com a limalha, serragem... com tudo. Não deu muito certo, então resolvemos misturar tudo de novo. P: não deu certo por quê? A2A: não é que não deu certo, é que não foi um método muito eficaz, porque ainda tinham coisas juntas que não dava para separar. Nesse momento a pesquisadora questionou ao grupo do por que, na visão deles, os métodos utilizados não tinham dado certo. Então, a pessoa responsável pelo grupo A explicou aos demais alunos que o grupo não tinha seguido a orientação passada, eles não tinham feito a etapa do predizer, não tinham discutido antes como iriam separar. Por isso eles acharam melhor começar do zero, uma vez que tinham elementos que não estavam conseguindo separar. Assim podemos concordar com Crook apud Tao e Gunstone (1999) quanto à importância de seguir exatamente a ordem do predizer, explicar e observar para não prejudicar o objetivo final da atividade. Após a explicação do aluno a pesquisadora continuou instigando, fazendo questionamentos durante a sessão de argumentação. Alguns alunos foram mostrando-se interessados e até desafiados quando questionados se os métodos de separação que eles haviam usado seriam os mais adequados. Podemos observar isso na transcrição abaixo. A1A: aí a gente decidiu fazer catação, com a água ainda no copo, e separamos a serragem das pedras. Ficou faltando a areia e a limalha. P: então primeiro vocês usaram só a catação? Mas vocês acham que teriam outra maneira de tirar a serragem? A1A: acho que não. P: como a serragem estava na mistura? A4A: flutuando A1A: Na primeira vez a gente podia ter tirado com a catação (serragem), só que a gente não pensou nisso e ai na segunda tentativa já não dava para tirar assim tão facilmente, mas outro método, eu não vejo. P: E a filtração, não daria? A1A: mas aí ficaria tudo misturado A2A: mas ficou tudo misturado A4A: a limalha foi mais fácil de tirar porque estava com a água ainda. P: Mas vocês pensaram em fazer a filtração como? A2A: Como assim? Filtrando tudo, virando o copo todo P: como estava a serragem na mistura? A1A: boiando P: será que se vocês virassem o copo aos poucos vocês não conseguiriam tirar só a serragem? A1A: hum... é conseguiríamos, mas a gente não tinha pensado nisso. A4A: aí ficou areia, água e a limalha A1A:aí fizemos filtração e depois usamos o imã. Na transcrição observamos que quando o grupo A optou por fazer novamente o experimento, eles começaram pela etapa inicial do predizer, ou seja, discutiram em grupo quais seriam os métodos mais eficazes para separar tal mistura e somente após isso seguiram para a etapa da observação. Nessa fase, eles seguiram exatamente o que predisseram e em momento nenhum discutiram outros métodos que pudessem ser utilizados diferentes do que haviam pensado antes. Na hora que o aluno é questionado pela pesquisadora sobre a maneira que certos elementos estavam na mistura é que ele começou a perceber que na hora do observar, eles poderiam ter mudado o método.

Propostas de métodos de separação antes do experimento


Propostas de métodos de separação após o experimento

Conclusões

O presente trabalho concentrou-se em adaptar duas técnicas de metodologias: Predizer, Observar e Explicar (POE) que tem como objetivo promover a aprendizagem através de conflitos cognitivos e Argument-Driven Inquiry (ADI), que visa o processo investigativo e a inserção de uma linguagem cientifica argumentativa. Após a realização de uma atividade investigativa que se pautou na busca de soluções experimentais e teóricas para os problemas apresentados na aula de laboratório, os estudantes passaram por todas as etapas: predizer, observar, explicar, sessão de argumentação, produção de relatórios iniciais, revisaram às cegas os relatórios dos colegas, revisaram os seus relatórios acerca das correções dos colegas e por último entregaram o relatório final. Ao final do experimento, observou-se, apesar dos métodos utilizados pelos alunos não serem exatamente o esperado, eles conseguiram finalizar a atividade e alcançaram o objetivo de separar os elementos da mistura. O que talvez não tenha ficado claro para os alunos, é que eles poderiam propor qualquer um dos métodos de separação de mistura, uma vez que eles já tinham visto esse conteúdo em sala de aula. Em relação ao desinteresse na hora de argumentar podemos concordar com McNeill et al., (2006), quando afirmam que os estudantes argumentam melhor se recebem instrução explícita para isso, ou seja, temos que está o tempo todo instigando eles. Por fim, devemos levar em consideração que foi a primeira vez que tal atividade foi apresentada aos alunos. Apesar de eles terem aula de laboratório, eles nunca tinham trabalhado de maneira mais livre, onde eles podiam propor o procedimento e depois questionar o porquê de ter usado tal processo e discutir com os colegas os resultados.

Agradecimentos

Referências

BARBOSA, S. M. Argumentação Guiada por Questionamentos no Ensino de Química de Nível Médio: uma Proposta em Cinética. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Licenciatura em Química) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2017.

LÜDKE, M.; ANDRÉ, M. E. D. A. de. Pesquisa em educação: abordagens qualitativas. São Paulo: Editora Pedagógica e Universitária, 1986. 99p

McNEILL, K.L.; LIZOTTE, D.J.; KRAJCIK, J. & MARX, R.W. Supporting students’ construction of scientific explanations by fading scaffolds in instructional materials. The Journal of the Learning Sciences, v.15, n.2, p.153-191, 2006.

OLIVEIRA, P.R.S. A Construção Social do Conhecimento no Ensino-Aprendizagem de Química. In Atas do IV Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências (ENPEC), Bauru, SP, 2003.

SCHWAHN, M. C. A., SILVA, J.; MARTINS, T. L. C. A Abordagem POE (Predizer, Observar e Explicar): Uma Estratégia Didática na Formação Inicial de Professores de Química. In: VI ENPEC- Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, 2007, Florianópolis. Atas do VI ENPEC- Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, 2007.

Tao, P.K., Gunstone, R.F. Conceptual Change in Science through Collaborative Learning at the computer. International Journal of Science Education. v. 21(1), pp.39-57, 1999.

WALKER, JOI PHELPS. Argumentation in Undergraduate Chemistry Laboratories. Tese (Doutorado) - Curso de Philosophy, School Of Teacher Education, Florida State University, Florida, 2011.

WALKER, J. P.; SAMPSON, V. Argument-Driven Inquiry: using the laboratory to improve undergraduates’ science writing skills through meaningful science writing, peer-review, and revision. Journal of Chemical Education, v. 90, p. 1269-1274, 2013

WALKER, J. P., SAMPSON, V., GROOMS. J., ANDERSON, B. e ZIMMERMAN, C. O. Argument-Driven Inquiry in Undergraduate Chemistry Labs: The Impact on Students’ Conceptual Understanding, Argument Skills, and Attitudes Toward Science. Journal of College Science Teaching. Vol. 41, Nº 4, 2012.