Papel da experimentação no ensino de ciencias

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Artigo que trata das possibilidades de enriquecimento das aulas na educação básica através da experimentação.

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Papel da experimentação no ensino de ciencias

  1. 1. PESQUISA NO ENSINO DE QUÍMICAO papel da no ensino de ciências Marcelo GiordanA presente seção inclui estudos e investigações sobre problemas no experiência, e conheça o universalensino de química, com explicitação dos fundamentos teóricos e ignorando o particular nele contido,procedimentos metodológicos adotados na análise de resultado. enganar-se-á muitas vezes no trata-Este artigo discute o papel da experimentação na construção do mento” (Aristóteles, 1979). Naqueleconhecimento científico e sua relevância no processo de ensino- tempo, já se reconhecia o caráter par-aprendizagem, pautando-se em contribuições filosóficas, ticular da experiência, sua natureza fac-epistemológicas e psicológicas. tual como elemento imprescindível pa- ra se atingir um conhecimento uni- conhecimento científico, ensino de ciências, experimentação, simulação versal. Ter a noção sem a experiência resgata, em certa medida, a temática de se discutir as causas sem se tomar contato com os fenômenos empíricos, ...entendo que nossa linguagem ordinária está repleta de teorias; que a o que significa ignorar o particular e observação sempre é observação à luz das teorias, e que é somente o correr o risco de formular explicações prejuízo indutivista que leva as pessoas a pensar que poderia existir uma equivocadas. 43 linguagem fenomênica, livre das teorias e diferente de uma ‘linguagem O pensamento aristotélico marcou teórica’... (K.R. Popper, em Lógica da investigação científica, p. 61, nota presença por toda a Idade Média entre adicionada em 1968.) aqueles que se propunham exercitar o entendimento sobre os fenômenos da natureza. Esse exercício desenvolvia-se principalmente num plano além daÉ de conhecimento dos profes- pensamento científico, apoiando-nos concretude do mundo físico, estabe- sores de ciências o fato de a nos estudos de alguns filósofos da lecido como estava na lógica, um experimentação despertar um ciência, sem a pretensão de defender poderoso instrumento de pensamentoforte interesse entre alunos de diversos uma idéia de evolução para a experi- já conhecido dos gregos. O acesso aoníveis de escolarização. Em seus de- mentação e seu posicionamento den- plano dos fenômenos ocorria atravéspoimentos, os alunos tam- tro das ciências dos sentidos elementares do ser huma-bém costumam atribuir à Aliada à lógica — numa naturais ou hu- no, que orientavam seu pensamento porexperimentação um caráter dimensão teórica —, a manas, mas ape- meio de uma relação natural com omotivador, lúdico, essen- observação natural nas apontar os fenômeno particular. Na ausência decialmente vinculado aos sustentou na sua base principais apoios instrumentos inanimados de medição,sentidos. Por outro lado, empírica a metafísica da teoria do co- a observação — numa dimensãonão é incomum ouvir de no exercício de nhecimento que empírica — era o principal mediadorprofessores a afirmativa de compreensão da sustentam essa entre o sujeito e o fenômeno. Aliada àque a experimentação natureza discussão. Por lógica — numa dimensão teórica —, aaumenta a capacidade de fim, discutimos observação natural sustentou na suaaprendizado, pois funciona como meio as implicações da teoria de modelos base empírica a metafísica no exercíciode envolver o aluno nos temas em mentais para a experimentação e sua de compreensão da natureza.pauta. relevância para o ensino de ciências, Passados 23 séculos e guardadas Nossa proposta aqui é discutir o pa- utilizando o conceito de simulação. as particularidades do contexto a quepel da experimentação nos processos se aplica a fala de Aristóteles, notamosde elaboração do pensamento cientí- Primórdios do racionalismo: que muitas propostas de ensino defico, elevando-a à categoria de pro- a observação natural ciências ainda desafiam a contribuiçãocesso de natureza social, técnica e Há mais de 2 300 anos, Aristóteles dos empiristas para a elaboração docognitiva. Queremos identificar as ca- defendia a experiência quando afirma- conhecimento, ignorando a experi-racterísticas mais fundamentais do va que “quem possua a noção sem a mentação ainda como uma espécie de QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Experimentação e Ensino de Ciências N° 10, NOVEMBRO 1999
  2. 2. observação natural, como um dos acúmulo de observações e dados, am- com os enunciados genéricos. eixos estruturadores das práticas esco- bos derivados do estágio de experi- Ainda preocupado em formular lares. A elaboração do conhecimento mentação, permite a formulação de uma metodologia científica precisa, científico apresenta-se dependente de enunciados mais genéricos que po- René Descartes impôs à experimen- uma abordagem experimental, não dem adquirir a força de leis ou teorias, tação um novo papel, diverso do pro- tanto pelos temas de seu objeto de dependendo do grau de abrangência posto por seu contemporâneo Bacon. estudo, os fenômenos naturais, mas do problema em estudo e do número Descartes considerava que o processo fundamentalmente porque a orga- de experimentos concordantes. Esse dedutivo —reconhecer a influência nização desse conhecimento ocorre processo de formular enunciados ge- causal de pelo menos um enunciado preferencialmente nos entremeios da rais à custa de observações e coleta geral sobre um evento particular — investigação. Tomar a experimentação de dados sobre o particular, contextua- ganharia mais força na medida em que como parte de um processo pleno de lizado no experimento, é conhecido o percurso entre o enunciado geral e investigacão é uma necessidade, re- como indução. O método descrito por o evento particular fosse preenchido conhecida entre aqueles que pensam Francis Bacon fundamenta a chamada por eventos experimentais: e fazem o ensino de ciências, pois a ciência indutivista, que em suas pala- Percebi (...), no que concerne formação do pensamento e das atitu- vras se resume a: às experiências, que estas são des do sujeito deve se dar preferen- Só há e só pode haver duas tanto mais necessárias quanto cialmente nos entremeios de ativida- vias para a investigação e para mais adiantado se está em co- des investigativas. a descoberta da verdade. Uma nhecimentos. (...) Primeiramen- Contribuições positivistas: a que consiste em saltar das sen- te, tentei descobrir, em geral, os experimentação como um fim sações e das coisas particulares princípios ou causas primitivas em si mesma aos axiomas mais gerais e, a de tudo o que é ou que pode seguir, em se descobrirem os ser no mundo .(...) Depois, exa- A experimentação ocupou um pa- axiomas intermediários a partir minei quais eram os primeiros e pel essencial na consolidação das desses princípios e de sua ina- mais comuns efeitos que po-44 ciências naturais a partir do século XVII, movível verdade. E outra, que diam ser deduzidos de tais cau- na medida em que as leis formuladas recolhe os axiomas dos dados sas. (...) Após isso, quis descer deveriam passar pelo crivo das situa- dos sentidos e particulares, às mais particulares. ções empíricas propostas, dentro de ascendendo contínua e gradual- uma lógica seqüencial de formulação Desse trecho retirado da sexta parte mente até alcançar, em último de hipóteses e verificação de — “Que coisas são requeridas para lugar, os princípios de máxima consistência. Ocorreu naquele período avançar na pesquisa da natureza” — generalidade. Esse é o verdadei- uma ruptura com as práticas de inves- do livro Discurso do método, percebe- ro caminho, porém ainda não tigação vigentes, que consideravam se que há uma inversão na proposta instaurado. (BACON, 1989, p. 16.) ainda uma estreita relação da natureza de Descartes (1980) para o fazer ciên- e do homem com o divino, e que esta- Um exemplo simples de aplicação cia, comparando-se com aquela feita vam fortemente impregnadas pelo do método indutivo em situações de por Bacon, pois não é mais o acúmulo senso comum. A experimentação ocu- ensino pode ser analisado numa de evidências particulares que forta- pou um lugar privilegiado na pro- atividade de laboratório na qual se lece o enunciado geral, a lei, a teoria. posição de uma metodologia científica, pede para vários alunos registrarem Partindo-se de um enunciado geral, que se pautava pela racionalização de independentemente a temperatura de como “a temperatura de ebulição dos procedimentos, tendo assimilado ebulição da água. Supondo que esses líquidos é função da pressão ambien- formas de pensamento características, alunos façam seus experimentos numa te” e tendo como fato que ao nível do como a indução e a cidade litorânea e que mar a água ferve a 100 °C e numa certa dedução. O acúmulo de todos eles tenham cidade serrana a 96,5 °C, podemos for- Estabelecido um observações e dados, registrado a tempera- mular a hipótese de que a temperatura problema, o cientista ambos derivados do tura de ebulição em de ebulição da água em uma panela ocupa-se em efetuar estágio de 100 °C, pode-se levá- de pressão será maior que 100 °C. Co- alguns experimentos experimentação, los à conclusão, pelo mo o enunciado apela para a variação que o levem a fazer permite a formulação método indutivo ba- da temperatura em função da pressão observações cuida- de enunciados mais seado no acúmulo de e os dados revelam que essa taxa é dosas, coletar dados, genéricos que podem evidências experimen- positiva (maior pressão, maior tempe- registrá-los e divulgá- adquirir a força de leis tais, que a tempera- ratura), deduzimos que em um sistema los entre outros mem- ou teorias tura de ebulição da semi-aberto como a panela de pressão bros de sua comuni- água é 100 °C. No a pressão ambiente será maior e, dade, numa tentativa de refinar as pensamento indutivista, não há lugar portanto, também será maior a tem- explicações para os fenômenos subja- para a contradição, ou seja, as evidên- peratura de ebulição. Qual é o papel centes ao problema em estudo. O cias empíricas devem todas concordar da experimentação aqui? Confirmar QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Experimentação e Ensino de Ciências N° 10, NOVEMBRO 1999
  3. 3. nossa hipótese, uma espécie de carim- fenômenos, controlar e prever seus normal, tal proposta pode ser defen-bo atestando a força do enunciado efeitos sobre os eventos experimentais, sável, principalmente porque se sus-geral. encadear logicamente seqüências de tentam no pragmatismo ingênuo dos Cumpre destacar a característica dados extraídos de experimentos são acertos e desprezam o erro comode controle que a experimentação pas- consideradas, na visão positivista, estágio inerente do fazer ciência. Parasa a exercer com a transformação do competências de extremo valor para a a educação científica, a tese positivistapensamento científico. Esse controle, educação científica do aluno. A expe- carece de fundamentação científica,exercido sobre as variáveis inerentes rimentação exerce a função não só de por desconsiderar que para o aprendizao fenômeno em estudo, subsidia a instrumento para o desenvolvimento a ciência é uma representação doprática empírica de adotar a precisão dessas competências, mas também mundo, entre outras tantas, que seda medida da variável como critério de veículo legitimador do conhe- revelam de maneira espontânea oumais adequado de julgamento do cimento científico, na medida em que dirigida por uma práxis cultural distintafenômeno, que durante o advento da os dados extraídos dos experimentos daquela legitimada pela comunidadefase racionalista da ciência passa a constituíam a palavra final sobre o científica2.ocupar o lugar da prática aristotélica entendimento do fenômeno em causa. A partir da década de 60, os pro-de privilegiar os sentidos na aborda- Parece ter sido o desenvolvimento des- gramas de educação científica passa-gem do fenômeno. O empírico avança sas competências o principal objetivo ram a ser influenciados por uma culturapara a compreensão do fenômeno à da experimentação no ensino de ciên- de pesquisa nessa área (Schnetzler emedida que abstrai os sentidos e se cias, e de química em particular, até o Aragão, 1995; Krasilchik, 1987),apóia em medidas instrumentais mais final da década de 60, quando os recebendo influência da psicologiaprecisas, passíveis de reprodução programas de educação científica cognitiva e da epistemologia estrutu-extemporânea. O ataque à filosofia recebiam uma forte influência do ralista, entre outras áreas do conheci-aristotélica no século XVII é comple- pensamento lógico-positivista e mento. As atividades de ensinotado por Galileu, que atribui à experi- comportamentalista. Tratava-se de deixaram de ser encaradas comomentação um papel central no fazer aplicar as etapas su- transposições diretasciência, o de legitimadora1. postas do método O empírico avança do trabalho de cien- 45 Esses três pensadores são consi- científico nas salas de para a compreensão tistas e o desenvol-derados fundadores da ciência moder- aula, confiando que a do fenômeno à medida vimento cognitivo dona, fundamentalmente por terem com- aprendizagem ocor- que abstrai os ser humano foi to-batido o pensamento aristotélico, no reria pela transmissão sentidos e se apóia em mado como um parâ-qual a experiência tinha base na obser- dessas etapas ao medidas instrumentais metro essencial paravação natural, mas também por terem aluno, que indutiva- mais precisas, a proposição decontribuído para a estruturação do que mente assimilaria o passíveis de estratégias de ensi-ficou conhecido como método cientí- conhecimento subja- reprodução no. Nesses termos,fico, pelo qual a experiência é planifi- cente. extemporânea os estágios de evo-cada com base num estratagema À parte a polêmica lução do pensamen-racional. Suas idéias fundamentais fo- sobre o processo de evolução do to e as idéias prévias do indivíduoram retomadas por Augusto Comte pensamento científico, podemos iden- arquitetadas num ambiente sociocul-(1983, p.8) em seu Curso de filosofia tificar, ainda no pensamento de Comte, tural e histórico foram tomados comopositiva: os prejuízos que a transposição cega, elementos fundamentadores da apren- irrefletida, do método científico e o pa- dizagem (Mortimer e Carvalho, 1996). “...indicarei a data do grande pel atribuído à experimentação nesse A linearidade do método científico de movimento impresso ao espírito tratamento reservam às práticas da matriz lógico-positivista foi desafiada humano (...), pela ação combi- e assim os elementos organizadores educação científica. Comte, ao despre- nada dos preceitos de Bacon, do método foram reavaliados e seus zar a teologia e a metafísica, refuta o das concepções de Descartes lugares redefinidos. exercício da busca das causas gera- e das descobertas de Galileu, Tendo por base a influência dos doras dos fenômenos, por acreditar como o momento em que o programas de pesquisa da educação que somente a experimentação pode espírito da filosofia positiva em ciências desenvolvidos a partir da oferecer a medida de força para as começou a pronunciar-se no década de 60, passaremos a analisar explicações positivas. Priorizando ana- mundo.” o papel que cabe à experimentação no lisar com exatidão as circunstâncias da As idéias positivistas influenciaram produção de explicações positivas, ensino de ciências na escola básica.e ainda influenciam práticas pedagó- Comte adota o rigor empírico como Dimensões psicológica egicas na área de ensino de ciências, fundamento da prática científica e pro-sustentadas pela aplicação do método põe vincular essas explicações, me- sociológica dacientífico. Saber selecionar e hierar- diante relações normais de sucessão experimentaçãoquizar variáveis segundo critérios de e similitude (Comte, 1983, p. 7). Para Em seu livro Formação do espíritopertinência para a compreensão dos os afeitos à cotidianidade da ciência científico, Gaston Bachelard aponta os QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Experimentação e Ensino de Ciências N° 10, NOVEMBRO 1999
  4. 4. obstáculos que se apresentam ao mas estaríamos nesse caso fadados deia-se um processo pautado na inter- sujeito (o autor fala do espírito) quando a permanecer em discussões tecnicis- subjetividade do coletivo, cujo aprimo- em contato com o conhecimento cien- tas sobre a medida experimental. ramento fundamenta o conhecimento tífico, seja por meio de fenômenos, seja Importa, neste momento, desvelar a objetivo. O processo de objetivação do no exercício da compreensão. Ao pro- noção de representação do conheci- conhecimento, por ser uma necessi- por que a primeira experiência exigente mento para os processos de aprendi- dade social, deve ser um eixo central é a experiência que ‘falha’ (itálico e zagem. Em primeiro plano, sendo a da prática educativa e aqui a experi- aspas do autor), Bachelard destaca o ciência uma construção humana, de- mentação desempenha um papel de papel do erro no progresso da ciência, ve-se reconhecer que no fazer ciência fórum para o desenvolvimento dessa tanto por se exigir um se desenvolve um pro- prática. processo de freagem Uma experiência imune cesso de represen- Mais recentemente, o tema apren- do estímulo, o que a falhas mimetiza a tação da realidade em dizagem colaborativa vem sendo acalmaria os impul- adesão do pensamento que predominam acor- amplamente debatido na literatura de sos do sensível, como do sujeito dos simbólicos e lin- ensino de ciências (Nurrenbern e também por impulsio- sensibilizado ao que güísticos num exercí- Robinson, 1997), a partir do que pode- nar o cientista à pre- supõe ser a causa cio continuado de dis- mos depreender que é necessário criar cisão discursiva e so- explicativa do cursos mentais, ínti- oportunidades não somente para a cial, subsidiando o fenômeno, em lugar de mos ao sujeito, e realização de experimentos em equipe, desenvolvimento de promover uma reflexão discursos sociais, mas também para a colaboração en- técnicas e teorias racionalizada propriedade do coleti- tre equipes. A formação de um espírito (Bachelard, 1996, p. vo. A falha do experi- colaborativo de equipe pressupõe uma 295-297). mento alimenta esse contextualização socialmente signi- Uma experiência imune a falhas exercício, por mobilizar os esforços do ficativa para a aprendizagem, do ponto mimetiza a adesão do pensamento do grupo no sentido de corrigir as obser- de vista tanto da problematização (te- sujeito sensibilizado ao que supõe ser vações/medições; por desencadear mas socialmente relevantes) como da46 a causa explicativa do fenômeno, em uma sucessão de diálogos de natureza organização do conhecimento cientí- lugar de promover uma reflexão racio- conflituosa entre o sujeito e o outro e fico (temas epistemologicamente signi- nalizada. O erro em um experimento com seus modelos mentais, e por colo- ficativos). Novamente, ao professor é planta o inesperado em vista de uma car em dúvida a veracidade do modelo atribuído o papel de líder e organizador trama explicativa fortemente arraigada representativo da realidade. A decor- do coletivo, arbitrando os conflitos no bem-estar assentado na previsibili- rência possível desse movimento é um naturalmente decorrentes da aproxi- dade, abrindo oportunidades para o novo acordo para se ter acesso e para mação entre as problematizações desequilíbrio afetivo frente ao novo. representar o fenômeno, que altera o socialmente relevantes e os conteúdos Rompe-se com a linearidade da suces- quadro dialógico do sujeito com a do currículo de ciências. Estratégias são “fenômeno corretamente observa- realidade. negociadas em torno de temáticas do/medido ⇒ interpretação inequí- O que se busca ambientais podem vir voca”, verdadeiro obstrutor do pensa- com o ‘experimento O que se busca com o a contentar ambas as mento reflexivo e incentivador das exigente’, e aqui o ‘experimento exigente’, colunas reivindicató- explicações imediatas. A chamada professor ocupa lugar e aqui o professor rias, que atuam tanto psicanálise do erro visa dosar o grau estratégico, é um ocupa lugar em sala de aula, como de satisfação íntima do sujeito, subs- acordo na direção do estratégico, é um nos bancos acadêmi- trato indispensável para manter o aluno que é cientificamente acordo na direção do cos. engajado em processos investigativos. aceito e portanto dia- que é cientificamente Apresentamos co- Numa dimensão psicológica, a expe- logável com a comu- aceito e portanto mo exemplo o estudo rimentação, quando aberta às possi- nidade científica. Es- dialogável com a da energética das bilidades de erro e acerto, mantém o se exercício social de comunidade científica transformações quími- aluno comprometido com sua apren- precisão discursiva cas. Ao se desenca- dizagem, pois ele a reconhece como não foi priorizado pe- dear a problematiza- estratégia para resolução de uma pro- las propostas de ensino de ciências ção dos combustíveis como fonte blemática da qual ele toma parte dire- quando se tentou aplicar o método da importante de energia para a huma- tamente, formulando-a inclusive. redescoberta, acreditando-se que o nidade, tem-se a oportunidade de O segundo argumento de Bache- acesso ao fenômeno e a seus instru- examinar experimentalmente desde os lard em favor do ‘experimento exigente’ mentos de observação/medição cum- derivados do petróleo até os combus- é igualmente aplicável às situações de priria os objetivos do ensino, meramen- tíveis obtidos da biomassa, passando aprendizagem: a busca de uma preci- te reprodutórios da ‘realidade positiva’. por aqueles reciclados, como o biodie- são discursiva e social. Poderíamos Ao se incentivar os alunos a expor suas sel, obtido pela transesterificação de nos ater às questões dos instrumentos idéias acerca do fenômeno, que estão óleos usados em cozinhas industriais. de observação/medição do fenômeno, no plano da subjetividade, desenca- Para que substâncias tão diversas QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Experimentação e Ensino de Ciências N° 10, NOVEMBRO 1999
  5. 5. sejam objetivamente comparadas, tor- lados a primeira instância de represen- são do volume da bexiga de borracha,na-se necessário estabelecer um pro- tação analógica da realidade. Nessas sem que se aventasse o aumento datocolo básico de comunicação entre os situações, o sujeito se percebe diante velocidade dessas partículas (Figuragrupos e mesmo entre dados/obser- de uma representação da realidade, 1). É de se ressaltar a capacidade dosvações extraídos dos experimentos. O obrigando-se a formular a sua própria, alunos de criar modelos explicativospróprio planejamento dos experimen- que venha a se ajustar àquela em para o fenômeno em estudo, o que étos deve guardar relações de similari- simulação. Trata-se portanto de deter- sem dúvida uma competência impor-dade, e desse acordo em torno da minar à experimen- tante a ser cultivadaresolução de uma problemática soci- tação o novo papel de Os modelos mentais em situações de en-almente relevante pode-se arquitetar o estruturadora de uma servem de sistemas sino envolvendo expe-conceito de entalpia, que emerge em realidade simulada, intermediários entre o rimentação.um contexto epistemologicamente etapa intermediária mundo e sua represen- Numa proposta designificativo, pois a organização do entre o fenômeno, que tação, uma espécie de continuação para estaconhecimento decorre de uma atitude também é acessado filme interno cujas atividade, pode-secientificamente construída. pelo prisma da expe- cenas são formadas sugerir a observação rimentação, e a repre- por imagens animadas e manipulação deA experimentação por sentação que o sujeito e signos, cuja uma sistema fechado,simulação lhe confere. concatenação no qual pequenas es- Tendo exposto as dimensões psico- Um exemplo práti- expressa o estado de feras rígidas (miçan-lógica e sociológica da experimen- co pode traduzir com coisas e dialoga com a gas de plástico)tação, sugerimos agora uma terceira mais propriedade es- representação que o possam se movimen-dimensão, a cognitiva3, baseada na sas idéias. Em estudo sujeito confere à tar dentro de um cilin-concepção de modelos mentais, sobre as concepções realidade dro cujo volume varieconforme apresentada por Moreira atomísticas de alunos, em função da posição(1996). realizaram-se experimentos envolven- de um êmbolo móvel. Para promover Os modelos mentais são como do o aquecimento de um tubo de o movimento das miçangas, utiliza-se 47análogos estruturais da ‘realidade’ (o ensaio fechado por uma bexiga de bor- uma membrana vibratória, cuja intensi-autor fala do mundo) que operam no racha, conforme descrito no primeiro dade de vibração seja função da ener-plano mental do sujeito, portanto inter- número de Química Nova na Escola gia elétrica fornecida por diferentesno, e tentam estabelecer uma conexão (Mortimer, 1995). Solicitou-se aos alu- quantidades de pilhas (Figura 2).entre o fenômeno com que se tem con- nos que formulassem explicações so- Simula-se assim o sistema tubo detato e sua representação. Na elabora- bre o comportamento do sistema, ensaio-bexiga sob aquecimento.ção de um modelo mental, destacam- quando o tubo de ensaio era aquecido. O modelo simulado estabelecese dois componentes, os elementos e O modelo explicativo de um grupo de uma série de correspondências comas relações, que representam um esta- alunos levava em conta uma relação o sistema empírico original. No planodo de coisas específico. Os modelos direta entre a expansão do volume das dos elementos formuladores do mode-mentais servem de sistemas interme- partículas constituintes do ar e a expan- lo destacam-se: as fontes de energia,diários entre o mundo e sua represen- as pilhas e a chama do bico de Bun-tação, uma espécie de filme interno sen; os volumes, os conjuntos tubo decujas cenas são formadas por imagens ensaio/bexiga e cilindro/êmbolo móvel;animadas e signos, cuja concatenação as partículas, moléculas do ar e miçan-expressa o estado de coisas e dialoga gas rígidas. No plano das relaçõescom a representação que o sujeito intrínsecas ao modelo, a principal cor-confere à realidade. respondência ocorre entre o aumento A experimentação deve também do volume do sistema cilindro/êmbolocumprir a função de alimentadora des- móvel em função do aumento do nú-se processo de significação do mundo, mero de pilhas com o aumento do vol-quando se permite operá-la no plano ume da bexiga em função do tempoda simulação da realidade. Nas situa- de aquecimento do sistema experi-ções de simulação, desencadeia-se mental original. De maneira mais apro-um jogo entre os elementos e as rela- fundada, simula-se a velocidade médiações, que devem manter correspon- das moléculas do ar, conceito centraldência com seus análogos no plano para o entendimento do fenômeno.do fenômeno. É nesse palco de simu- Um segundo exemplo bastantelações que podem se formar ambien- Figura 1: Representação feita por alunos mais freqüente é a utilização de mo-tes estimuladores para a criação de do sistema tubo de ensaio/bexiga plástica, delos de estrutura molecular do tipomodelos mentais pelo sujeito, que pas- na ausência de e sob aquecimento. bola–varetas, quando se propõe ensi-sa a reconhecer nos modelos ora simu- Fonte: Mortimer, 1995. nar química orgânica por meio de um QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Experimentação e Ensino de Ciências N° 10, NOVEMBRO 1999
  6. 6. representação tridimensional, corre-se os de hidrogênio, estão representadas, o risco de estagnar sua capacidade de ou ter a noção de preenchimento es- elaborar seus próprios modelos men- pacial, próximo ao conceito de nuvem tais. Deve-se subsidiar a transição do eletrônica, por uma outra opção (Figu- estágio de observação ra 4b), na qual as va- do modelo bola–vareta Não há como retas não podem concomitante a sua fi- estabelecer mais ser percebidas xação imagética na correspondências e as bolas passam a memória, para um diretas entre os se sobrepor. Final- estágio de apropriação modelos concretos de mente, a própria ca- desse modelo, no qual estrutura molecular e pacidade de rotação o aluno possa alterá-lo as propriedades espacial do modelo conforme a situação- moleculares tratadas de estrutura molecu- Figura 2: Esquema representativo do sistema de simulação miçanga/cilindro/ problema que lhe é na educação básica; lar, simulado na tela êmbolo móvel. apresentada. Nessa isso não significa que do computador, por- fase de transição, po- tenhamos que nos tanto na bidimensio- enfoque estereoquímico. Nesse caso, de-se operar com rendermos ao nalidade, confere torna-se bastante mais difícil confrontar outra modalidade de nomenclaturismo uma interação inusi- o aluno com uma realidade concreta- simulação, capaz de predominante nas tada com os modelos mente observável, já que em nível incorporar outros mo- estratégias de ensino moleculares, ani- molecular a ciência opera com mo- delos representativos dessa disciplina mando-os de acordo delos radicalmente abstratos. Não há das estruturas molecu- com as idiossincra- como estabelecer correspondências lares, a simulação computacional. Por sias do modelo mental do sujeito, em diretas entre os modelos concretos de meio dessa modalidade, o aluno po- estágio inicial de elaboração. estrutura molecular e as propriedades derá perceber que o conceito de O papel da experimentação por si- moleculares tratadas na educação cadeia carbônica pode vir a ser repre- mulação certamente não é o de subs-48 básica, o que não significa que tenha- sentado por uma opção ‘esqueleto’ tituir a experimentação fenomenoló- mos que abandonar prematuramente (Figura 4a), na qual as ligações entre gica proposta originalmente. Deve-se, essa proposta e nos rendermos ao os átomos de carbono, e entre estes e em muitos casos, respeitar inclusive a nomenclaturismo predominante nas ordem de exposição dos grupos aos estratégias de ensino dessa disciplina. experimentos: em primeiro lugar, o Esta é exatamente a oportunidade de a) preparar o aluno para instalar-se no estágio que alguns têm insistido em chamar de nível formal de pensa- a) mento. A manipulação de modelos bola– vareta desenvolve no aluno uma habi- lidade cognitiva muito importante para a compreensão dos fenômenos quí- micos na dimensão microscópica, que é a espacialidade das representações moleculares. Habituados a reconhecer as moléculas em representações de b) fórmulas moleculares, como CH4, rara- mente se cria oportunidade para o aluno ter percepção tridimensional do b) tetraedro (Figura 3a), figura geométrica que constitui a base para a represen- tação das fórmulas estruturais das moléculas que contém átomos de car- bono (Figura 3b). Trata-se portanto de conferir certa concretude à represen- tação molecular necessária ao enga- jamento do indivíduo no processo de Figura 3: Representações do átomo de transição de um nível concreto para o carbono. a) Figura geométrica do tetraedro. Figura 4: Representações de cadeias nível formal de pensamento. b) Modelo bola–vareta da molécula de carbônicas da molécula de propano. a) No entanto, ao permanecer na metano. Esqueleto. b) Espaço preenchido. QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Experimentação e Ensino de Ciências N° 10, NOVEMBRO 1999
  7. 7. experimento com o sistema da Figura do outro. A simulação deve ser incor- reconhecidas como virtuais.1, depois o experimento de simulação porada às práticas educacionais como Acreditamos que as simulações(Figura 2). A simulação não pode tolher uma estratégia de sugerir realizações computacionais podem ser orquestra-a necessária tarefa de criação de mo- racionais (Bachelard, 1934), fazendo damente articuladas com atividades dedelos mentais, já verificada na interven- parte de um projeto em que as con- ensino, sendo portanto mais um instru-ção decorrente da experimentação dições experimentais sejam condições mento de mediação entre o sujeito, seu‘por via úmida’; deve, sim, sustentar de experimentação nas quais o embri- mundo e o conhecimento científico.essa prática salutar camento empiria–teo- Para tanto, há que se experimentar ecom novas regras, A simulação deve ser ria seja permanente- teorizar muito sobre a educação cien-mais próximas do pro- incorporada às mente atendido. tífica, com um olho no passado e outrocesso de significação, práticas educacionais no futuro, mas sobretudo com a cons-inserindo um novo como uma estratégia Considerações ciência viva no presente.plano de mediação de sugerir realizações finaisentre o sujeito e o Marcelo Giordan, bacharel em química e doutor racionais, tomando Este artigo visou em ciências pela Unicamp, é professor da Faculdadeobjeto, o plano da rea- parte de um projeto em traçar um quadro ge- de Educação da USP E-mail: giordan@fe.usp.br. .lidade simulada ou o que as condições ral sobre a experi-plano da representa- experimentais são mentação e seu locus Notasção dos modelos condições de no ensino de ciências, 1. Para um aprofundamento nessementais. experimentação aproveitando algumas tema, ver Losee (1979), que discute a Numa concepção contribuições bastan- influência dos três pensadores naidealista, a experimentação por simu- te difundidas na área de filosofia da crítica ao aristotelismo.lação deve permitir ao sujeito cultivar ciência. Procurou-se determinar as vá- 2. Referimo-nos aqui à extensa pes-sua imaginação em consonância com rias fases do pensamento científico, quisa sobre concepções alternativasum conjunto de signos socialmente ressaltando a contribuição da experi- dos alunos acerca do conhecimentolegitimados, transitando entre a crueza mentação na forma de um dispositivo científico. Para uma discussão maisda realidade objetiva e as sombras da sociotécnico inerente a esse pensa- aprofundada desse tema ver Garnett 49compreensão subjetivada. Nesse mento. Parece-nos que a experimen- e Hackling (1995).sentido, a experimentação por simula- tação por simulação recupera uma im- 3. Estamos nos referindo à área doção deve permitir ao sujeito uma nova portante discussão sobre a demar- conhecimento chamada de ciênciaoportunidade para representação do cação entre o empírico e o teórico, o cognitiva, cujos alicerces se fundam namundo e de seus modelos mentais que se torna essencial num momento lógica simbólica, na inteligência artificalrepresentativos, expondo-os ao olhar em que as realidades passam a ser e na neurociência. Referências bibliográficas Orig. de 1637. p. 5-14, 1996. GARNETT, P e HACKLING, M.W. .J. NURRENBERN, S.C. e ROBIN- ARISTÓTELES. Metafísica. São Students’ alternative conceptions in SON, W.R. Cooperative learning: a Paulo: Editora Abril, 1979. Livro A, chemistry: a review of research and bibliography. Journal of Chemical cap. I. (Coleção Os Pensadores) Orig. implications for teaching and learning. Education, v. 74, p. 623-624, 1997. do século IV a.C. Studies in Science Education, n. 25, p. POPPER, K.R. A lógica da BACHELARD, G. 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