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O papel da experimentação no ensino de ciências

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O papel da experimentação no ensino de ciências
PESQUISA NO ENSINO DE QUÍMICA
O papel da
no ensino de ciências
Marcelo Giordan
A presente seção inclui estudos e investigações sobre problemas no
ensino de química, com explicitação dos fundamentos teóricos e
procedimentos metodológicos adotados na análise de resultado.
Este artigo discute o papel da experimentação na construção do
conhecimento científico e sua relevância no processo de ensinoaprendizagem, pautando-se em contribuições filosóficas,
epistemológicas e psicológicas.
conhecimento científico, ensino de ciências, experimentação, simulação
...entendo que nossa linguagem ordinária está repleta de teorias; que a
observação sempre é observação à luz das teorias, e que é somente o
prejuízo indutivista que leva as pessoas a pensar que poderia existir uma
linguagem fenomênica, livre das teorias e diferente de uma ‘linguagem
teórica’... (K.R. Popper, em Lógica da investigação científica, p. 61, nota
adicionada em 1968.)
É
de conhecimento dos profespensamento científico, apoiando-nos
sores de ciências o fato de a
nos estudos de alguns filósofos da
experimentação despertar um
ciência, sem a pretensão de defender
uma idéia de evolução para a experiforte interesse entre alunos de diversos
mentação e seu posicionamento denníveis de escolarização. Em seus detro das ciências
poimentos, os alunos tamnaturais ou hubém costumam atribuir à
Aliada à lógica — numa
manas, mas apedimensão teórica —, a
experimentação um caráter
nas apontar os
observação natural
motivador, lúdico, essensustentou na sua base
principais apoios
cialmente vinculado aos
empírica a metafísica
da teoria do cosentidos. Por outro lado,
no
exercício
de
nhecimento que
não é incomum ouvir de
compreensão
da
sustentam essa
professores a afirmativa de
natureza
discussão. Por
que a experimentação
fim, discutimos
aumenta a capacidade de
as implicações da teoria de modelos
aprendizado, pois funciona como meio
mentais para a experimentação e sua
de envolver o aluno nos temas em
relevância para o ensino de ciências,
pauta.
utilizando o conceito de simulação.
Nossa proposta aqui é discutir o papel da experimentação nos processos
Primórdios do racionalismo:
de elaboração do pensamento cientía observação natural
fico, elevando-a à categoria de processo de natureza social, técnica e
Há mais de 2 300 anos, Aristóteles
cognitiva. Queremos identificar as cadefendia a experiência quando afirmaracterísticas mais fundamentais do
va que “quem possua a noção sem a
QUÍMICA NOVA NA ESCOLA
Experimentação e Ensino de Ciências
experiência, e conheça o universal
ignorando o particular nele contido,
enganar-se-á muitas vezes no tratamento” (Aristóteles, 1979). Naquele
tempo, já se reconhecia o caráter particular da experiência, sua natureza factual como elemento imprescindível para se atingir um conhecimento universal. 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,
o que significa ignorar o particular e
correr o risco de formular explicações
equivocadas.
O pensamento aristotélico marcou
presença por toda a Idade Média entre
aqueles que se propunham exercitar o
entendimento sobre os fenômenos da
natureza. Esse exercício desenvolvia-se
principalmente num plano além da
concretude do mundo físico, estabelecido como estava na lógica, um
poderoso instrumento de pensamento
já conhecido dos gregos. O acesso ao
plano dos fenômenos ocorria através
dos sentidos elementares do ser humano, que orientavam seu pensamento por
meio de uma relação natural com o
fenômeno particular. Na ausência de
instrumentos inanimados de medição,
a observação — numa dimensão
empírica — era o principal mediador
entre o sujeito e o fenômeno. Aliada à
lógica — numa dimensão teórica —, a
observação natural sustentou na sua
base empírica a metafísica no exercício
de compreensão da natureza.
Passados 23 séculos e guardadas
as particularidades do contexto a que
se aplica a fala de Aristóteles, notamos
que muitas propostas de ensino de
ciências ainda desafiam a contribuição
dos empiristas para a elaboração do
conhecimento, ignorando a experimentação ainda como uma espécie de
N° 10, NOVEMBRO 1999
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observação natural, como um dos
eixos estruturadores das práticas escolares. A elaboração do conhecimento
científico apresenta-se dependente de
uma abordagem experimental, não
tanto pelos temas de seu objeto de
estudo, os fenômenos naturais, mas
fundamentalmente porque a organização desse conhecimento ocorre
preferencialmente nos entremeios da
investigação. Tomar a experimentação
como parte de um processo pleno de
investigacão é uma necessidade, reconhecida entre aqueles que pensam
e fazem o ensino de ciências, pois a
formação do pensamento e das atitudes do sujeito deve se dar preferencialmente nos entremeios de atividades investigativas.
Contribuições positivistas: a
experimentação como um fim
em si mesma
44
acúmulo de observações e dados, ambos derivados do estágio de experimentação, permite a formulação de
enunciados mais genéricos que podem adquirir a força de leis ou teorias,
dependendo do grau de abrangência
do problema em estudo e do número
de experimentos concordantes. Esse
processo de formular enunciados gerais à custa de observações e coleta
de dados sobre o particular, contextualizado no experimento, é conhecido
como indução. O método descrito por
Francis Bacon fundamenta a chamada
ciência indutivista, que em suas palavras se resume a:
Só há e só pode haver duas
vias para a investigação e para
a descoberta da verdade. Uma
que consiste em saltar das sensações e das coisas particulares
aos axiomas mais gerais e, a
seguir, em se descobrirem os
axiomas intermediários a partir
desses princípios e de sua inamovível verdade. E outra, que
recolhe os axiomas dos dados
dos sentidos e particulares,
ascendendo contínua e gradualmente até alcançar, em último
lugar, os princípios de máxima
generalidade. Esse é o verdadeiro caminho, porém ainda não
instaurado. (BACON, 1989, p. 16.)
A experimentação ocupou um papel essencial na consolidação das
ciências naturais a partir do século XVII,
na medida em que as leis formuladas
deveriam passar pelo crivo das situações empíricas propostas, dentro de
uma lógica seqüencial de formulação
de hipóteses e verificação de
consistência. Ocorreu naquele período
uma ruptura com as práticas de investigação vigentes, que consideravam
ainda uma estreita relação da natureza
Um exemplo simples de aplicação
e do homem com o divino, e que estado
método indutivo em situações de
vam fortemente impregnadas pelo
ensino
pode ser analisado numa
senso comum. A experimentação ocuatividade
de laboratório na qual se
pou um lugar privilegiado na propede
para
vários alunos registrarem
posição de uma metodologia científica,
independentemente
a temperatura de
que se pautava pela racionalização de
ebulição
da
água.
Supondo
que esses
procedimentos, tendo assimilado
alunos
façam
seus
experimentos
numa
formas de pensamento características,
cidade
litorânea
e que
como a indução e a
todos
eles
tenham
O
acúmulo
de
dedução.
registrado a temperaobservações e dados,
Estabelecido um
tura de ebulição em
ambos
derivados
do
problema, o cientista
100 °C, pode-se leváestágio
de
ocupa-se em efetuar
los à conclusão, pelo
experimentação,
alguns experimentos
método indutivo bapermite
a
formulação
que o levem a fazer
seado no acúmulo de
de
enunciados
mais
observações cuidaevidências experimengenéricos
que
podem
dosas, coletar dados,
tais, que a temperaadquirir
a
força
de
leis
registrá-los e divulgátura de ebulição da
ou
teorias
los entre outros memágua é 100 °C. No
bros de sua comunipensamento
indutivista,
não há lugar
dade, numa tentativa de refinar as
para
a
contradição,
ou
seja,
as evidênexplicações para os fenômenos subjacias
empíricas
devem
todas
concordar
centes ao problema em estudo. O
QUÍMICA NOVA NA ESCOLA
Experimentação e Ensino de Ciências
com os enunciados genéricos.
Ainda preocupado em formular
uma metodologia científica precisa,
René Descartes impôs à experimentação um novo papel, diverso do proposto por seu contemporâneo Bacon.
Descartes considerava que o processo
dedutivo —reconhecer a influência
causal de pelo menos um enunciado
geral sobre um evento particular —
ganharia mais força na medida em que
o percurso entre o enunciado geral e
o evento particular fosse preenchido
por eventos experimentais:
Percebi (...), no que concerne
às experiências, que estas são
tanto mais necessárias quanto
mais adiantado se está em conhecimentos. (...) Primeiramente, tentei descobrir, em geral, os
princípios ou causas primitivas
de tudo o que é ou que pode
ser no mundo .(...) Depois, examinei quais eram os primeiros e
mais comuns efeitos que podiam ser deduzidos de tais causas. (...) Após isso, quis descer
às mais particulares.
Desse trecho retirado da sexta parte
— “Que coisas são requeridas para
avançar na pesquisa da natureza” —
do livro Discurso do método, percebese que há uma inversão na proposta
de Descartes (1980) para o fazer ciência, comparando-se com aquela feita
por Bacon, pois não é mais o acúmulo
de evidências particulares que fortalece o enunciado geral, a lei, a teoria.
Partindo-se de um enunciado geral,
como “a temperatura de ebulição dos
líquidos é função da pressão ambiente” e tendo como fato que ao nível do
mar a água ferve a 100 °C e numa certa
cidade serrana a 96,5 °C, podemos formular a hipótese de que a temperatura
de ebulição da água em uma panela
de pressão será maior que 100 °C. Como o enunciado apela para a variação
da temperatura em função da pressão
e os dados revelam que essa taxa é
positiva (maior pressão, maior temperatura), deduzimos que em um sistema
semi-aberto como a panela de pressão
a pressão ambiente será maior e,
portanto, também será maior a temperatura de ebulição. Qual é o papel
da experimentação aqui? Confirmar
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nossa hipótese, uma espécie de carimbo atestando a força do enunciado
geral.
Cumpre destacar a característica
de controle que a experimentação passa a exercer com a transformação do
pensamento científico. Esse controle,
exercido sobre as variáveis inerentes
ao fenômeno em estudo, subsidia a
prática empírica de adotar a precisão
da medida da variável como critério
mais adequado de julgamento do
fenômeno, que durante o advento da
fase racionalista da ciência passa a
ocupar o lugar da prática aristotélica
de privilegiar os sentidos na abordagem do fenômeno. O empírico avança
para a compreensão do fenômeno à
medida que abstrai os sentidos e se
apóia em medidas instrumentais mais
precisas, passíveis de reprodução
extemporânea. O ataque à filosofia
aristotélica no século XVII é completado por Galileu, que atribui à experimentação um papel central no fazer
ciência, o de legitimadora1.
Esses três pensadores são considerados fundadores da ciência moderna, fundamentalmente por terem combatido o pensamento aristotélico, no
qual a experiência tinha base na observação natural, mas também por terem
contribuído para a estruturação do que
ficou conhecido como método científico, pelo qual a experiência é planificada com base num estratagema
racional. Suas idéias fundamentais foram retomadas por Augusto Comte
(1983, p.8) em seu Curso de filosofia
positiva:
“...indicarei a data do grande
movimento impresso ao espírito
humano (...), pela ação combinada dos preceitos de Bacon,
das concepções de Descartes
e das descobertas de Galileu,
como o momento em que o
espírito da filosofia positiva
começou a pronunciar-se no
mundo.”
As idéias positivistas influenciaram
e ainda influenciam práticas pedagógicas na área de ensino de ciências,
sustentadas pela aplicação do método
científico. Saber selecionar e hierarquizar variáveis segundo critérios de
pertinência para a compreensão dos
QUÍMICA NOVA NA ESCOLA
normal, tal proposta pode ser defenfenômenos, controlar e prever seus
sável, principalmente porque se susefeitos sobre os eventos experimentais,
tentam no pragmatismo ingênuo dos
encadear logicamente seqüências de
acertos e desprezam o erro como
dados extraídos de experimentos são
estágio inerente do fazer ciência. Para
consideradas, na visão positivista,
a educação científica, a tese positivista
competências de extremo valor para a
carece de fundamentação científica,
educação científica do aluno. A expepor desconsiderar que para o aprendiz
rimentação exerce a função não só de
a ciência é uma representação do
instrumento para o desenvolvimento
mundo, entre outras tantas, que se
dessas competências, mas também
revelam de maneira espontânea ou
de veículo legitimador do conhedirigida por uma práxis cultural distinta
cimento científico, na medida em que
daquela legitimada pela comunidade
os dados extraídos dos experimentos
científica2.
constituíam a palavra final sobre o
A partir da década de 60, os proentendimento do fenômeno em causa.
gramas de educação científica passaParece ter sido o desenvolvimento desram a ser influenciados por uma cultura
sas competências o principal objetivo
de pesquisa nessa área (Schnetzler e
da experimentação no ensino de ciênAragão, 1995; Krasilchik, 1987),
cias, e de química em particular, até o
recebendo influência da psicologia
final da década de 60, quando os
cognitiva e da epistemologia estrutuprogramas de educação científica
ralista, entre outras áreas do conhecirecebiam uma forte influência do
mento. As atividades de ensino
pensamento lógico-positivista e
deixaram de ser encaradas como
comportamentalista. Tratava-se de
transposições diretas
aplicar as etapas sudo trabalho de cienpostas do método
O empírico avança
tistas e o desenvolcientífico nas salas de
para a compreensão
vimento cognitivo do
aula, confiando que a
do fenômeno à medida
ser humano foi toaprendizagem ocorque abstrai os
mado como um parâreria pela transmissão
sentidos e se apóia em
metro essencial para
dessas etapas ao
medidas instrumentais
a proposição de
aluno, que indutivamais precisas,
estratégias de ensimente assimilaria o
passíveis de
no. Nesses termos,
conhecimento subjareprodução
os estágios de evocente.
extemporânea
lução do pensamenÀ parte a polêmica
to e as idéias prévias do indivíduo
sobre o processo de evolução do
arquitetadas num ambiente socioculpensamento científico, podemos identural e histórico foram tomados como
tificar, ainda no pensamento de Comte,
elementos fundamentadores da aprenos prejuízos que a transposição cega,
dizagem (Mortimer e Carvalho, 1996).
irrefletida, do método científico e o paA linearidade do método científico de
pel atribuído à experimentação nesse
matriz lógico-positivista foi desafiada
tratamento reservam às práticas da
e assim os elementos organizadores
educação científica. Comte, ao despredo método foram reavaliados e seus
zar a teologia e a metafísica, refuta o
lugares redefinidos.
exercício da busca das causas geraTendo por base a influência dos
doras dos fenômenos, por acreditar
programas de pesquisa da educação
que somente a experimentação pode
em ciências desenvolvidos a partir da
oferecer a medida de força para as
década de 60, passaremos a analisar
explicações positivas. Priorizando anao papel que cabe à experimentação no
lisar com exatidão as circunstâncias da
ensino de ciências na escola básica.
produção de explicações positivas,
Comte adota o rigor empírico como
Dimensões psicológica e
fundamento da prática científica e prosociológica da
põe vincular essas explicações, meexperimentação
diante relações normais de sucessão
Em seu livro Formação do espírito
e similitude (Comte, 1983, p. 7). Para
científico, Gaston Bachelard aponta os
os afeitos à cotidianidade da ciência
Experimentação e Ensino de Ciências
N° 10, NOVEMBRO 1999
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46
obstáculos que se apresentam ao
mas estaríamos nesse caso fadados
deia-se um processo pautado na intersujeito (o autor fala do espírito) quando
a permanecer em discussões tecnicissubjetividade do coletivo, cujo aprimoem contato com o conhecimento cientas 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 pronoção de representação do conheciconhecimento, por ser uma necessipor que a primeira experiência exigente
mento para os processos de aprendidade 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 experiaspas do autor), Bachelard destaca o
ciência uma construção humana, dementação 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 proprática.
processo de freagem
cesso
de
represenMais recentemente, o tema aprenUma experiência imune
do estímulo, o que
tação
da
realidade
em
dizagem
colaborativa vem sendo
a falhas mimetiza a
acalmaria os impulque
predominam
acoramplamente
debatido na literatura de
adesão do pensamento
sos do sensível, como
dos
simbólicos
e
linensino
de
ciências
(Nurrenbern e
do sujeito
também por impulsiogüísticos
num
exercíRobinson,
1997),
a
partir
do que podesensibilizado ao que
nar o cientista à precio
continuado
de
dismos
depreender
que
é
necessário
criar
supõe ser a causa
cisão discursiva e socursos
mentais,
íntioportunidades
não
somente
para
a
explicativa do
cial, subsidiando o
mos
ao
sujeito,
e
realização
de
experimentos
em
equipe,
fenômeno, em lugar de
desenvolvimento de
discursos sociais,
mas também para a colaboração enpromover uma reflexão
técnicas e teorias
propriedade
do
coletitre equipes. A formação de um espírito
racionalizada
(Bachelard, 1996, p.
vo. A falha do expericolaborativo de equipe pressupõe uma
295-297).
mento alimenta esse
contextualização socialmente signiUma 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 obserde vista tanto da problematização (tesujeito sensibilizado ao que supõe ser
vações/medições; por desencadear
mas socialmente relevantes) como da
a causa explicativa do fenômeno, em
uma sucessão de diálogos de natureza
organização do conhecimento cientílugar de promover uma reflexão racioconflituosa entre o sujeito e o outro e
fico (temas epistemologicamente signinalizada. O erro em um experimento
com seus modelos mentais, e por coloficativos). 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 decordo coletivo, arbitrando os conflitos
no bem-estar assentado na previsibilirência possível desse movimento é um
naturalmente decorrentes da aproxidade, 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 sucesquadro dialógico do sujeito com a
do currículo de ciências. Estratégias
são “fenômeno corretamente observarealidade.
negociadas em torno de temáticas
do/medido ⇒ interpretação inequíO que se busca
ambientais podem vir
voca”, verdadeiro obstrutor do pensacom o ‘experimento
a contentar ambas as
O que se busca com o
mento reflexivo e incentivador das
exigente’, e aqui o
colunas reivindicató‘experimento exigente’,
explicações imediatas. A chamada
professor ocupa lugar
rias, que atuam tanto
e aqui o professor
psicanálise do erro visa dosar o grau
estratégico, é um
em sala de aula, como
ocupa lugar
de satisfação íntima do sujeito, subsacordo na direção do
nos bancos acadêmiestratégico, é um
trato indispensável para manter o aluno
que é cientificamente
cos.
acordo na direção do
engajado em processos investigativos.
aceito e portanto diaApresentamos coque é cientificamente
Numa dimensão psicológica, a expelogável com a comumo
exemplo o estudo
aceito e portanto
rimentação, quando aberta às possinidade científica. Esda
energética das
dialogável com a
bilidades de erro e acerto, mantém o
se exercício social de
transformações
químicomunidade científica
aluno comprometido com sua aprenprecisão discursiva
cas. Ao se desencadizagem, pois ele a reconhece como
não foi priorizado pedear a problematizaestratégia para resolução de uma prolas propostas de ensino de ciências
ção dos combustíveis como fonte
blemática da qual ele toma parte direquando se tentou aplicar o método da
importante de energia para a humatamente, formulando-a inclusive.
redescoberta, acreditando-se que o
nidade, tem-se a oportunidade de
O segundo argumento de Bacheacesso ao fenômeno e a seus instruexaminar experimentalmente desde os
lard em favor do ‘experimento exigente’
mentos de observação/medição cumderivados do petróleo até os combusé igualmente aplicável às situações de
priria os objetivos do ensino, meramentíveis obtidos da biomassa, passando
aprendizagem: a busca de uma precite reprodutórios da ‘realidade positiva’.
por aqueles reciclados, como o biodiesão 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, desencaPara que substâncias tão diversas
QUÍMICA NOVA NA ESCOLA
Experimentação e Ensino de Ciências
N° 10, NOVEMBRO 1999
sejam objetivamente comparadas, torna-se necessário estabelecer um protocolo básico de comunicação entre os
grupos e mesmo entre dados/observações extraídos dos experimentos. O
próprio planejamento dos experimentos deve guardar relações de similaridade, e desse acordo em torno da
resolução de uma problemática socialmente relevante pode-se arquitetar o
conceito de entalpia, que emerge em
um contexto epistemologicamente
significativo, pois a organização do
conhecimento decorre de uma atitude
cientificamente construída.
A experimentação por
simulação
Tendo exposto as dimensões psicológica e sociológica da experimentação, sugerimos agora uma terceira
dimensão, a cognitiva3, baseada na
concepção de modelos mentais,
conforme apresentada por Moreira
(1996).
Os modelos mentais são como
análogos estruturais da ‘realidade’ (o
autor fala do mundo) que operam no
plano mental do sujeito, portanto interno, e tentam estabelecer uma conexão
entre o fenômeno com que se tem contato e sua representação. Na elaboração de um modelo mental, destacamse dois componentes, os elementos e
as relações, que representam um estado de coisas específico. Os modelos
mentais servem de sistemas intermediários entre o mundo e sua representação, uma espécie de filme interno
cujas cenas são formadas por imagens
animadas e signos, cuja concatenação
expressa o estado de coisas e dialoga
com a representação que o sujeito
confere à realidade.
A experimentação deve também
cumprir a função de alimentadora desse processo de significação do mundo,
quando se permite operá-la no plano
da simulação da realidade. Nas situações de simulação, desencadeia-se
um jogo entre os elementos e as relações, que devem manter correspondência com seus análogos no plano
do fenômeno. É nesse palco de simulações que podem se formar ambientes estimuladores para a criação de
modelos mentais pelo sujeito, que passa a reconhecer nos modelos ora simuQUÍMICA NOVA NA ESCOLA
são do volume da bexiga de borracha,
lados a primeira instância de represensem que se aventasse o aumento da
tação analógica da realidade. Nessas
velocidade dessas partículas (Figura
situações, o sujeito se percebe diante
1). É de se ressaltar a capacidade dos
de uma representação da realidade,
alunos de criar modelos explicativos
obrigando-se a formular a sua própria,
para o fenômeno em estudo, o que é
que venha a se ajustar àquela em
sem dúvida uma competência imporsimulação. Trata-se portanto de detertante a ser cultivada
minar à experimenOs modelos mentais
em situações de entação o novo papel de
servem de sistemas
sino envolvendo expeestruturadora de uma
intermediários entre o
rimentação.
realidade simulada,
mundo e sua represenNuma proposta de
etapa intermediária
tação, uma espécie de
continuação para esta
entre o fenômeno, que
filme interno cujas
atividade, pode-se
também é acessado
cenas são formadas
sugerir a observação
pelo prisma da expepor imagens animadas
e manipulação de
rimentação, e a repree signos, cuja
uma sistema fechado,
sentação que o sujeito
concatenação
no qual pequenas eslhe confere.
expressa o estado de
feras rígidas (miçanUm exemplo práticoisas e dialoga com a
gas de plástico)
co pode traduzir com
representação que o
possam se movimenmais propriedade essujeito confere à
tar dentro de um cilinsas idéias. Em estudo
realidade
dro cujo volume varie
sobre as concepções
em função da posição
atomísticas de alunos,
de um êmbolo móvel. Para promover
realizaram-se experimentos envolveno movimento das miçangas, utiliza-se
do o aquecimento de um tubo de
uma membrana vibratória, cuja intensiensaio fechado por uma bexiga de bordade de vibração seja função da enerracha, conforme descrito no primeiro
gia elétrica fornecida por diferentes
número de Química Nova na Escola
quantidades de pilhas (Figura 2).
(Mortimer, 1995). Solicitou-se aos aluSimula-se assim o sistema tubo de
nos que formulassem explicações soensaio-bexiga sob aquecimento.
bre o comportamento do sistema,
O modelo simulado estabelece
quando o tubo de ensaio era aquecido.
uma série de correspondências com
O modelo explicativo de um grupo de
o sistema empírico original. No plano
alunos levava em conta uma relação
dos elementos formuladores do modedireta entre a expansão do volume das
lo destacam-se: as fontes de energia,
partículas constituintes do ar e a expanas pilhas e a chama do bico de Bunsen; os volumes, os conjuntos tubo de
ensaio/bexiga e cilindro/êmbolo móvel;
as partículas, moléculas do ar e miçangas rígidas. No plano das relações
intrínsecas ao modelo, a principal correspondência ocorre entre o aumento
do volume do sistema cilindro/êmbolo
móvel em função do aumento do número de pilhas com o aumento do volume da bexiga em função do tempo
de aquecimento do sistema experimental original. De maneira mais aprofundada, simula-se a velocidade média
das moléculas do ar, conceito central
para o entendimento do fenômeno.
Um segundo exemplo bastante
mais
freqüente é a utilização de moFigura 1: Representação feita por alunos
delos
de estrutura molecular do tipo
do sistema tubo de ensaio/bexiga plástica,
bola–varetas, quando se propõe ensina ausência de e sob aquecimento.
nar química orgânica por meio de um
Fonte: Mortimer, 1995.
Experimentação e Ensino de Ciências
N° 10, NOVEMBRO 1999
47
Figura 2: Esquema representativo do
sistema de simulação miçanga/cilindro/
êmbolo móvel.
48
enfoque estereoquímico. Nesse caso,
torna-se bastante mais difícil confrontar
o aluno com uma realidade concretamente observável, já que em nível
molecular a ciência opera com modelos radicalmente abstratos. Não há
como estabelecer correspondências
diretas entre os modelos concretos de
estrutura molecular e as propriedades
moleculares tratadas na educação
básica, o que não significa que tenhamos que abandonar prematuramente
essa proposta e nos rendermos ao
nomenclaturismo predominante nas
estratégias de ensino dessa disciplina.
Esta é exatamente a oportunidade de
preparar o aluno para instalar-se no
estágio que alguns têm insistido em
chamar de nível formal de pensamento.
A manipulação de modelos bola–
vareta desenvolve no aluno uma habilidade cognitiva muito importante para
a compreensão dos fenômenos químicos na dimensão microscópica, que
é a espacialidade das representações
moleculares. Habituados a reconhecer
as moléculas em representações de
fórmulas moleculares, como CH4, raramente se cria oportunidade para o
aluno ter percepção tridimensional do
tetraedro (Figura 3a), figura geométrica
que constitui a base para a representação das fórmulas estruturais das
moléculas que contém átomos de carbono (Figura 3b). Trata-se portanto de
conferir certa concretude à representação molecular necessária ao engajamento do indivíduo no processo de
transição de um nível concreto para o
nível formal de pensamento.
No entanto, ao permanecer na
QUÍMICA NOVA NA ESCOLA
representação tridimensional, corre-se
os de hidrogênio, estão representadas,
o risco de estagnar sua capacidade de
ou ter a noção de preenchimento eselaborar seus próprios modelos menpacial, próximo ao conceito de nuvem
tais. Deve-se subsidiar a transição do
eletrônica, por uma outra opção (Figuestágio de observação
ra 4b), na qual as vaNão há como
do modelo bola–vareta
retas não podem
estabelecer
concomitante a sua fimais ser percebidas
correspondências
xação imagética na
e as bolas passam a
diretas entre os
memória, para um
se sobrepor. Finalmodelos concretos de
estágio de apropriação
mente, a própria caestrutura molecular e
desse modelo, no qual
pacidade de rotação
as propriedades
o aluno possa alterá-lo
espacial do modelo
moleculares tratadas
conforme a situaçãode estrutura molecuna educação básica;
problema que lhe é
lar, simulado na tela
isso não significa que
apresentada. Nessa
do computador, portenhamos que nos
fase de transição, potanto na bidimensiorendermos ao
de-se operar com
nalidade, confere
nomenclaturismo
outra modalidade de
uma interação inusipredominante nas
simulação, capaz de
tada com os modelos
estratégias de ensino
incorporar outros momoleculares, anidessa disciplina
delos representativos
mando-os de acordo
das estruturas molecucom as idiossincralares, a simulação computacional. Por
sias do modelo mental do sujeito, em
meio dessa modalidade, o aluno poestágio inicial de elaboração.
derá perceber que o conceito de
O papel da experimentação por sicadeia carbônica pode vir a ser repremulação certamente não é o de subssentado por uma opção ‘esqueleto’
tituir a experimentação fenomenoló(Figura 4a), na qual as ligações entre
gica proposta originalmente. Deve-se,
os átomos de carbono, e entre estes e
em muitos casos, respeitar inclusive a
ordem de exposição dos grupos aos
experimentos: em primeiro lugar, o
a)
a)
b)
b)
Figura 3: Representações do átomo de
carbono. a) Figura geométrica do tetraedro.
b) Modelo bola–vareta da molécula de
metano.
Experimentação e Ensino de Ciências
Figura 4: Representações de cadeias
carbônicas da molécula de propano. a)
Esqueleto. b) Espaço preenchido.
N° 10, NOVEMBRO 1999
experimento com o sistema da Figura
do outro. A simulação deve ser incor1, depois o experimento de simulação
porada às práticas educacionais como
(Figura 2). A simulação não pode tolher
uma estratégia de sugerir realizações
a necessária tarefa de criação de moracionais (Bachelard, 1934), fazendo
delos mentais, já verificada na intervenparte de um projeto em que as conção decorrente da experimentação
dições experimentais sejam condições
‘por via úmida’; deve, sim, sustentar
de experimentação nas quais o embriessa prática salutar
camento empiria–teocom novas regras,
ria seja permanenteA simulação deve ser
mais próximas do promente atendido.
incorporada às
cesso de significação,
práticas educacionais
Considerações
inserindo um novo
como uma estratégia
finais
plano de mediação
de sugerir realizações
entre o sujeito e o
racionais, tomando
Este artigo visou
objeto, o plano da reaparte de um projeto em
traçar um quadro gelidade simulada ou o
que as condições
ral sobre a experiplano da representaexperimentais são
mentação e seu locus
ção dos modelos
condições de
no ensino de ciências,
mentais.
experimentação
aproveitando algumas
Numa concepção
contribuições bastanidealista, a experimentação por simute difundidas na área de filosofia da
lação deve permitir ao sujeito cultivar
ciência. Procurou-se determinar as vásua imaginação em consonância com
rias fases do pensamento científico,
um conjunto de signos socialmente
ressaltando a contribuição da experilegitimados, transitando entre a crueza
mentação na forma de um dispositivo
da realidade objetiva e as sombras da
sociotécnico inerente a esse pensacompreensão subjetivada. Nesse
mento. Parece-nos que a experimensentido, a experimentação por simulatação por simulação recupera uma imção deve permitir ao sujeito uma nova
portante discussão sobre a demaroportunidade para representação do
cação entre o empírico e o teórico, o
mundo e de seus modelos mentais
que se torna essencial num momento
representativos, expondo-os ao olhar
em que as realidades passam a ser
Referências bibliográficas
ARISTÓTELES. Metafísica. São
Paulo: Editora Abril, 1979. Livro A,
cap. I. (Coleção Os Pensadores) Orig.
do século IV a.C.
BACHELARD, G. O novo espírito
científico. São Paulo: Editora Abril,
1974. (Coleção Os Pensadores) Orig.
de 1934.
BACHELARD, G. Formação do
espírito científico. Contraponto: Rio de
Janeiro, 1996. Orig. de 1937.
BACON, F. Novum organum.
Aforismo XIX. São Paulo: Editora Abril,
1988. (Coleção Os Pensadores) Orig.
de 1620.
COMTE, A. Curso de filosofia
positiva. São Paulo: Editora Abril,
1983. (Coleção Os Pensadores) Orig.
de 1842.
DESCARTES, R. Discurso do
método. São Paulo: Editora Abril,
1987. v. 1. (Coleção Os Pensadores)
QUÍMICA NOVA NA ESCOLA
Orig. de 1637.
GARNETT, P.J. e HACKLING, M.W.
Students’ alternative conceptions in
chemistry: a review of research and
implications for teaching and learning.
Studies in Science Education, n. 25, p.
69-95, 1995.
KRASILCHIK, M. O professor e o
currículo das ciências. São Paulo, EPU/
Edusp, 1987.
LOSEE, J. Introdução histórica à
filosofia da ciência. Belo Horizonte:
Itatiaia, 1979.
MOREIRA, M.A. Modelos mentais.
Investigações em Ensino de Ciências,
v. 1, n. 1. URL: http://www.if.ufrgs.br/
public/ensino/Moreira.htm.
MORTIMER, E.F. Concepções
atomistas dos estudantes. Química
Nova na Escola, n. 1, p. 23-26, 1995.
MORTIMER, E.F. e CARVALHO,
A.M.P. de. Referenciais teóricos para
análise do processo de ensino de
ciências. Caderno de Pesquisas, n. 96,
Experimentação e Ensino de Ciências
reconhecidas como virtuais.
Acreditamos que as simulações
computacionais podem ser orquestradamente articuladas com atividades de
ensino, sendo portanto mais um instrumento de mediação entre o sujeito, seu
mundo e o conhecimento científico.
Para tanto, há que se experimentar e
teorizar muito sobre a educação científica, com um olho no passado e outro
no futuro, mas sobretudo com a consciência viva no presente.
Marcelo Giordan, bacharel em química e doutor
em ciências pela Unicamp, é professor da Faculdade
de Educação da USP. E-mail: [email protected]
Notas
1. Para um aprofundamento nesse
tema, ver Losee (1979), que discute a
influência dos três pensadores na
crítica ao aristotelismo.
2. Referimo-nos aqui à extensa pesquisa sobre concepções alternativas
dos alunos acerca do conhecimento
científico. Para uma discussão mais
aprofundada desse tema ver Garnett
e Hackling (1995).
3. Estamos nos referindo à área do
conhecimento chamada de ciência
cognitiva, cujos alicerces se fundam na
lógica simbólica, na inteligência artifical
e na neurociência.
p. 5-14, 1996.
NURRENBERN, S.C. e ROBINSON, W.R. Cooperative learning: a
bibliography. Journal of Chemical
Education, v. 74, p. 623-624, 1997.
POPPER, K.R. A lógica da
pesquisa científica. 9ª ed. São Paulo:
Cultrix, 1993. Orig. de 1934.
SCHNETZLER, R.P. e ARAGÃO,
R.M.R. Importância, sentido e
contribuições de pesquisas para o
ensino de química. Química Nova na
Escola, n. 1, p. 27-31, 1995.
Para saber mais
LOSEE, J. Introdução histórica à
filosofia da ciência. Belo Horizonte:
Itatiaia, 1979.
CHALMERS, A.F. O que é ciência
afinal? São Paulo: Brasiliense, 1997.
MORAES,
A.C.
Filosofia:
exercícios de leitura. São Paulo:
Deleitura, 1998.
N° 10, NOVEMBRO 1999
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