UTILIZAÇÃO DO RECURSO ANALÓGICO COMO FERRAMENTA PARA O ENSINO DE CIÊNCIAS NATURAIS. 1

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1 UTILIZAÇÃO DO RECURSO ANALÓGICO COMO FERRAMENTA PARA O ENSINO DE CIÊNCIAS NATURAIS. 1 Daniela Corrêa da Rosa - UFSM Patricia Montanari Giraldi Leandro Londero da Silva Eduardo Adolfo Terrazzan RESUMO - No Ensino Fundamental, os conteúdos de Ciências Naturais são, em geral, trabalhados de forma reduzida, devido ao pouco tempo destinado a cada atividade e a discussões sobre cada assunto, em função dos extensos programas a serem cumpridos. Assim, consideramos importante a busca de novas estratégias de ensino visando enfrentar essa situação. Acreditando que a utilização de recursos analógicos possa contribuir para a superação das dificuldades apontadas, procuramos, no presente trabalho, investigar a efetividade do uso desse tipo de recurso no ensino de conceitos científicos. Para tanto utilizamos o modelo TWA (Teaching with Analogies). Este modelo foi desenvolvido por Glynn (1991) e modificado por Harrison e Treagust (1994) e surgiu de uma análise crítica e comparativa sobre a forma como as analogias são apresentadas em diversos livros didáticos. Segundo o modelo, para uma utilização adequada de analogias, como recurso didático, deve-se procurar seguir uma seqüência de seis passos a fim de minimizar o reforço ou formação de concepções alternativas. Analisando os resultados obtidos, verificamos que a utilização de recursos analógicos favorece a exploração de conceitos científicos em sala de aula, facilitando a compreensão dos mesmos pelos alunos. No Ensino Fundamental, os conteúdos de Ciências Naturais são, em geral, trabalhados de forma reduzida, devido ao pouco tempo destinado a cada atividade e a discussões sobre cada assunto, em função dos extensos programas escolares a serem cumpridos. Esse contexto tem dificultado a ocorrência de práticas pedagógicas que busquem implementar nesse nível de ensino aulas mais dinâmicas e participativas. Acreditando que a utilização de recursos analógicos possa contribuir para a superação das dificuldades apontadas, procuramos, no presente trabalho, investigar a efetividade do uso desse tipo de recurso no ensino de conceitos científicos. Como pressuposto para a realização do presente trabalho, temos que o raciocínio analógico é próprio da cognição humana. A importância das analogias nos processos de ensino e aprendizagem reside no fato de facilitarem o estabelecimento de relações entre o conhecimento de um domínio que não é familiar (domínio alvo), para um domínio mais familiar (domínio análogo). Podemos observar na História da Ciência que vários cientistas utilizaram-se de analogias para a sustentação de suas teorias. Por exemplo o físico Christian Huygens, utilizou em 1678, uma analogia entre luz e som para sustentar a teoria ondulatória da luz. Em 1865, o bioquímico Kekulé propôs a estrutura da molécula de benzeno a partir da imagem de uma cobra mordendo a própria cauda. Na Biologia, Robert Hooke (1665) observando uma amostra de cortiça em um microscópio rudimentar, comparou as estruturas que observava com as celas de um convento, denominando-as, então, células. No presente trabalho, que está inserido em um projeto de pesquisa mais abrangente, denominado Linguagem e Formação de Conceitos: Implicações para o Ensino de Ciências Naturais, procuramos investigar a efetividade de recursos analógicos no ensino de conceitos científicos como possibilidade para o ensino de Ciências Naturais no Ensino Fundamental. 1 Apoio: CNPq, CAPES, UFSM

2 Tendo em vista que os livros didáticos são, na maioria das vezes, o único recurso utilizado pelos professores para preparar e ministrar suas aulas, optamos por, em um primeiro momento, realizar um levantamento das analogias presentes em coleções didáticas de Ciências Naturais para o Ensino Fundamental. Os critérios para seleção das coleções didáticas a serem analisadas foram: a) adequação aos Parâmetros Curriculares Nacionais, (BRASIL, MEC, 1998), no que se refere aos quatro eixos temáticos estabelecidos para a organização do desenvolvimento da disciplina de Ciências, a saber: Vida e Ambiente, Terra e Universo, Ser Humano e Saúde e Tecnologia e Sociedade; b) sua utilização por professores da rede escolar de Santa Maria. Até o momento realizamos a análise de uma única coleção didática: Ciências Naturais: aprendendo com o cotidiano, de Eduardo Leite do Canto, publicada pela editora Moderna. Após o levantamento das analogias mapeadas na coleção didática, essas foram organizadas em quadros-síntese (anexo I), que estão divididos em campos de modo a permitir um melhor enquadramento das analogias identificadas. Os campos são: (1) código da analogia; (2) autor(es), volume, capítulo, página(s), texto/figura/legenda; (3) tópico; (4) conceito/temática/assunto; (5) situação apresentada, sugerida ou subentendida; (6) situação análoga ou analogia utilizada; (7) relações analógicas pretendidas. Após a construção dos quadros-síntese, passamos a analisar o grau de concordância das analogias identificadas com o modelo TWA (Teaching with Analogies). Este modelo foi desenvolvido por Glynn (1991) e modificado por Harrison e Treagust (1994) e surgiu de uma análise crítica e comparativa sobre a forma como as analogias são apresentadas em diversos livros didáticos. Não foi, portanto, proposto especificamente para a análise de textos didáticos, pelo contrário, nasceu deles. Porém, nos pareceu extremamente relevante acompanharmos as apresentações analógicas em nossos textos, à luz deste modelo, na medida em que sua estruturação está baseada no fato de que, em cada caso, o essencial é a compreensão não apenas das relações analógicas possíveis, como também dos limites de validade da analogia utilizada. Segundo o modelo TWA, para uma utilização adequada de analogias, como recurso didático, deve-se procurar seguir uma seqüência de seis passos, a saber: 1º Passo - apresentação da "situação alvo" a ser tratada. Inicialmente, deve-se apresentar, de forma geral e abrangente, a situação ou o fenômeno a ser estudado e compreendido, deixando-se de lado as particularidades, os detalhes; 2º Passo - apresentação da "situação análoga" auxiliar. Nesta etapa, ainda não devem ser feitas as comparações entre análogo e alvo; mas ela deve ser utilizada para o professor apresentar o análogo, auxiliando os alunos a compreenderem/relembrarem o mesmo, sempre procurando que este seja o mais familiar possível para estes alunos; Nos dois primeiros passos há que se ter cuidado para que estas introduções tenham realmente este caráter, caso contrário corre-se o risco de ministrar aulas expositivas completas, sobrando pouco ou nenhum espaço para qualquer outra estratégia de participação dos alunos. 3º Passo - identificação das características relevantes do análogo; 4º Passo - estabelecimento das correspondências entre o análogo e o alvo. É provável que professores mais experientes acabem por tratar estes dois passos, 3º e 4º, de modo conjunto. Realmente, quando a analogia utilizada é muito simples, torna-se até difícil fazer esta distinção entre os momentos relativos ao 3º e ao 4º passos. De todo modo, para professores iniciantes, sugere-se fortemente que estas etapas fiquem demarcadas, bem como para todos os casos é importantíssimo que os alunos busquem, 2

3 de início, por si sós, as relações que considerem relevantes entre características de ambos, análogo e alvo; 5º Passo - identificação dos limites de validade da analogia utilizada. Este passo é essencial num processo de ensino-aprendizagem e, curiosamente, o mais esquecido em sala de aula; 6º Passo - esboço da síntese conclusiva sobre a situação alvo. Esta última etapa serve para que os alunos, orientados pelo professor, retomem as considerações sobre a caracterização do alvo, agora à luz de uma melhor compreensão obtida pelas comparações feitas com o análogo. Para melhor visualização dos dados encontrados, construímos tabelas e gráficos, realizando uma análise qualitativa na qual verificamos o grau de concordância de cada analogia com os passos do modelo adotado. Para isso, foram especificados os seis passos do modelo em cada tabela e gráfico para as analogias mapeadas nos livros didáticos. Utilizamos, para tanto, uma escala qualitativa com três valores, como segue: o sinal C indica que houve evidência de contemplação do passo do modelo; o sinal P foi usado para os casos em que o passo foi desenvolvido de forma breve ou restrita, ou seja, a apresentação contemplou parcialmente o passo do modelo; o sinal - indica que não foi possível identificar este passo na apresentação ou que esta não contemplou o passo do modelo. Como resultado do levantamento realizado na coleção didática citada anteriormente, catalogamos um total de 79 (setenta e nove) analogias. A análise desses resultados permite algumas afirmações, a saber: as analogias são utilizadas com grande freqüência, em média duas analogias por capítulo; das analogias identificadas; a maior parte, cerca de 95%, refere-se a análogos extraídos da vivência cotidiana das pessoas, e poucas delas utilizam-se de análogos internos a própria área do conhecimento científico; cerca de 98% das analogias catalogadas contemplam o passo 2 (apresentação da situação análoga auxiliar); o passo 3 (identificação das característica relevantes do análogo) é contemplado por apenas 32% das analogias; por fim, a maioria das estruturas analógicas catalogadas (94%), não contempla o passo cinco do modelo TWA, que implica na identificação dos limites de validade da analogia utilizada. Realizada a análise, selecionamos uma analogia para ser estruturada segundo o Modelo TWA, visando posterior implementação em sala de aula. Como critério para essa seleção, utilizamos o grau de concordância da mesma com os passos do modelo adotado, ou seja, selecionamos aquela que contemplava o maior número de passos. Para elaboração da estratégia didática (anexo II), seguimos as seguintes etapas: Na introdução do conceito alvo a ser tratado montamos um pequeno texto, retirado da coleção didática, onde houve várias reformulações e mudanças, para utilização pelo professor durante o desenvolvimento da aula. No segundo passo do modelo, utilizamos as analogias identificadas nas coleções analisadas. O terceiro passo onde são identificadas as características relevantes do análogo utilizado, houve uma grande dificuldade, justamente em identificar tais características do análogo. No quarto passo mapeamos as principais relações analógicas pretendidas, pois outras poderiam surgir, mas no entanto pelo menos aquelas levantadas nas estratégias deveriam ser discutidas em sala de aula. Quanto ao quinto passo do modelo adotado, apontamos os limites de validade da analogias utilizada, este passo também foi dificultoso pois quase a totalidade das analogias selecionadas não apontavam os limites de validade das mesmas. A elaboração de uma síntese conclusiva foi feita com base no primeiro passo do modelo. 3

4 4 Até o momento estruturamos e implementamos uma estratégia analógica abordando o conceito de fotossíntese. em uma turma de 20 alunos da 4ª série do Ensino Fundamental. No decorrer dessa implementação que foi audiogravada, solicitamos aos alunos que preenchessem individualmente as seguintes fichas, relacionadas com os passos 4, 5 e 6 do modelo TWA. Ficha 1- Estabelecimento de correspondências entre assunto análogo e alvo, Ficha 2- Indicação dos limites de validade da analogia utilizada, Ficha 3- Elaboração de uma síntese conclusiva sobre o conceito alvo. Foram utilizados como instrumentos para a realização da avaliação da implementação didática: as produções escritas dos alunos durante a aula (com o preenchimento das fichas; a audiogravação da aula e diários da prática pedagógica (relato do desenvolvimento da aula) da professora. Com base na análise dos instrumentos de avaliação, apontamos alguns resultados preliminares: Ficha 1- A maioria dos alunos (mais da metade da turma) conseguiu identificar os elementos tanto do conceito alvo quanto do análogo (fotossíntese e a produção de um bolo). Porém, o estabelecimento de correspondências entre eles foi precário, uma vez que aproximadamente 75% da turma não conseguiu estabelecer as correspondências esperadas. Ficha 2- Os alunos demonstraram dificuldade na realização do passo 5 do modelo TWA identificação dos limites de validade da analogia utilizada. Ficha 3- Apesar dos indicativos presentes nas fichas anteriores, surpreendentemente constatamos, mediante a análise das produções escritas, que grande parte das crianças conseguiu elaborar uma síntese conclusiva sobre o conceito alvo. Exemplos de produções escritas (sínteses conclusivas): Eu aprendi que a água, luz solar e gás carbônicoé que dá para a planta o seu alimento. (Ju, 10 anos) Eu aprendi que nem tudo que a jente pensa que é não é eu numca pensei que podiao comparar um simples bolo podia comparar com a Fotossíntese com isso muitas coisas eu aprendi que a planta fabrica açucar pra ci mesma bom isso é tudo. (Vi, 11 anos) Nesta última, além da produção escrita indicar a compreensão do conceito alvo (fotossíntese), percebe-se uma forte presença do análogo. Até o momento, a partir dos resultados obtidos das analogias desenvolvidas em sala de aula, pode-se afirmar que a caracterização do análogo juntamente com os alunos, e sendo este familiar aos mesmos, facilita a correspondência entre as situações alvo e análoga, bem como a compreensão do conceito alvo. Vários alunos são capazes de estabelecerem correspondências entre o alvo e análogo além daquelas previstas, e algumas destas são bastante interessantes. Percebemos também que se no momento da introdução da analogia, o conceito alvo estiver equivocado ou incompleto, haverá grande dificuldade em estabelecer as correspondências esperadas. No que se refere as implementações em sala de aula, é importante ressaltar que qualquer estratégia de ensino diferenciada seja bem estruturada, com seus objetivos e etapas explicitamente delimitados, a fim de que os alunos não se detenham em aspectos irrelevantes para a atividade proposta Os alunos geralmente consideram como sendo uma analogia uma relação de similaridades entre dois conceitos, fenômenos, etc., talvez; por isso mesmo,

5 apresentando alguma dificuldade para estabelecer os limites de validade (como sugere o passo 5 do modelo TWA) das analogias utilizadas em sala de aula. Este passo mostrouse imprescindível para evitar a formação de concepções alternativas pelos alunos. A implementação em sala de aula da estratégia analógica estruturada apontou para a importância da caracterização do análogo juntamente com as crianças, sendo esta mediada pelo professor, pois facilita o estabelecimento de correspondências entre as situações alvo e análoga, bem como a compreensão do conceito alvo. Outro fator importante que contribuiu para isso foi o análogo utilizado ser familiar aos alunos. Alguns alunos apresentaram resistência em realizar o preenchimento das fichas, esses alunos apenas fizeram cópias das respostas dos colegas, o que se constatou no momento da análise das fichas. Os alunos consideraram o quinto passo do modelo, identificação dos limites de validade da analogia utilizada, como a etapa mais difícil do trabalho, sendo que a maioria não conseguiu realizá-lo sem a intervenção das professoras (duas das autoras); a maioria dos alunos participou da aula dando sugestões de características da analogia utilizada e de correspondências entre a situação análoga e alvo. Acreditamos que o uso de recursos analógicos no Ensino de Ciências, favorece a exploração dos conceitos científicos em sala de aula facilitando a compreensão dos mesmos pelos alunos. Pretendemos dar continuidade a este trabalho a partir da elaboração e implementação de novas estratégias didáticas utilizando recursos analógicos segundo o modelo TWA. 5

6 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: CANTO, E. L. do Ciências Naturais: aprendendo com o cotidiano. São Paulo: Moderna, GLYNN, S. M.; LAW, M.; GIBSON, N.; HAWKINS, C. H. Teaching science with analogies: a resource for teachers and textbooks authors. Disponível em: < Acesso em: 08 maio BRASIL. MEC, Secretaria de Educação Fundamental. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ciências Naturais. Brasília, p. TREAGUST, D., VENVILLE, G.; HARRISON, A.; STOCKLMAYER, S.; THIELE, R. The FAR Guide For Teaching and Learning Science with Analogies (Using Analogies In a Constructivist Approach). In: A WORKSHOP AT THE INTERNATIONAL COURSE: SCIENCE AND MATHEMATICS EDUCATION: SOME TOPICS ABOUT WHICH WE SHOULD THINK, 1994, Santiago, Chile.

7 ANEXO I QUADRO-SÍNTESE DO LEVANTAMENTO DAS ANALOGIAS IDENTIFICADAS EM COLEÇÕES DIDÁTICAS DE CIÊNCIAS DO ENSINO FUNDAMENTAL CANTO, Eduardo Leite do. (1999).: Ciências Naturais: aprendendo ciências com o cotidiano. 1.ed. v. 1. São Paulo: Moderna. Autor (es) Volume Conceito/ Situação apresentada, Situação análoga Código da Capítulo Tópico Temática/ Sugerida ou ou analogia Analogia Página (s) Assunto Subentendida utilizada Txt/Fig/Leg CN002 CN003 Eduardo do Canto v. 1 Fotossíntese p.18 Txt Eduardo do Canto v. 1 Fotossíntese p.19 Txt O processo de fotossíntese. De onde vêm a água e o gás carbônico? Fotossíntese As folhas das plantas, durante o processo de fotossíntese utilizam água e gás carbônico, juntamente com luz solar para produzir duas novas substâncias: açúcar e gás oxigênio. O açúcar vai servir de alimento Para a planta. Absorção de água pelos vegetais. A raízes dos vegetais são capazes de absorver água do solo. Dentro delas existem canais especializados em levar a água retirada do solo até as folhas. Um cozinheiro, para fazer um bolo, mistura uma série de ingredientes: farinha, leite, açúcar, fermento, etc. com o calor do forno, esses ingredientes mudam de aspecto e transformamse no bolo. Relações analógicas Pretendidas Atividade realizada pelas folhas das plantas/ Atividade realizada por um cozinheiro; Ägua e gás oxigênio/ ingredientes; Calor do sol/ calor do forno; Produção de açucar/ produção do bolo. Pequenos tubos.canais especializados em levar água da raiz até as folhas/ pequenos tubos.

8 UFSM UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA NÚCLEO DE EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS NEC e C Núcleo de Educação em Ciências PROJETO VINCULADO Linguagem e formação de conceitos: implicações para o ensino de ciências naturais APOIOS: CAPES PIBIC/CNPq/UFSM Bolsa de mestrado/demanda Social Bolsa de Iniciação Científica ESTRATÉGIA DIDÁTICA PARA USO DE ANALOGIA EM SALA DE AULA SEGUNDO O MODELO TWA. - ANALOGIA CN01 ORIENTAÇÕES PARA O PROFESSOR 1º passo: Apresentação da situação alvo a ser tratada. Inicialmente, é feita uma exposição dialogada à cerca dos pontos principais relativos ao processo de Fotossíntese. O texto que segue pode ser usado como sugestão de roteiro para este diálogo, que deve ser acompanhado por figuras ilustrativas do processo, desenhadas e/ou projetadas no quadro. Os cientistas descobriram que o alimento das plantas é um tipo de açúcar fabricado pela própria planta. Para produzir esse açúcar, há três fatores de que o vegetal necessita: água, luz e um gás existente no ar chamado gás carbônico. Com o uso da luz solar, as plantas transformam esses ingredientes em duas novas substâncias: açúcar e oxigênio. O processo de fabricação de açúcar pela planta é denominado fotossíntese. Ele ocorre principalmente nas folhas dos vegetais. A raiz dos vegetais é capaz de absorver a água que está na terra. Dentro da planta há pequenos tubos por onde essa água circula até chegar às folhas. O gás carbônico existe no ar e entra na folha por meio de minúsculas aberturas existentes nela. Essas aberturas só podem ser vistas com auxílio de microscópio.

9 A luz é importante pois sem ela não há fotossíntese, com pouca luz a fotossíntese pode ser insuficiente para manter a planta 2º passo: Apresentação da situação análoga auxiliar. A seguir, para auxiliar na compreensão do processo do Metabolismo Celular, sugere-se o uso de uma analogia, como a proposta a seguir. Quando um cozinheiro faz um bolo, ele mistura uma série de ingredientes: farinha, leite, fermento, açúcar, etc. Com o aquecimento do forno, esses ingredientes mudam de aspecto e se transformam no bolo. 3º passo: Identificação das características relevantes do análogo. Neste passo, através de uma discussão coletiva, são estabelecidas as características relevantes do análogo utilizado. A seguir, algumas destas características são apresentadas: Para um cozinheiro preparar uma receita de bolo ele necessita de ingredientes como; farinha, açúcar, leite, fermento, etc; Em seguida, todos os ingredientes são misturados formando uma massa; A massa é colocada em um forno para ser assada; Após ser assada o bolo está pronto para ser saboreado. 4º passo: Estabelecimento das correspondências entre o alvo e o análogo. Neste passo, a partir da caracterização do análogo, os alunos devem ser solicitados a fazer comparações entre as duas situações, alvo e análoga, através do preenchimento da FICHA 1, que deve ser recolhida para conferência posterior. Os resultados devem ser sistematizados no quadro, com a intermediação do professor. Abaixo, apresentamos uma sugestão de possíveis comparações. Fotossíntese Produção de um bolo Folhas das plantas Cozinheiro Ingredientes de uma receita para Fatores utilizados pelas plantas para produção de um bolo. produção do seu alimento. Aquecimento do forno Luz solar Bolo Açúcar utilizado pela planta como alimento 5º passo: Identificação dos limites de validade da analogia utilizada.

10 Se possível, deve-se tentar fazer com que os alunos, ao preencherem a FICHA 1, indiquem também (no verso) características da situação alvo que não encontram correspondência na situação análoga e vice-versa, ou seja, pontos onde a analogia falha. De todo modo, sempre é necessário que o professor sistematize este passo. Abaixo, apresentamos um exemplo de limite de validade para esta analogia: - Depois de ingerirmos um bolo, ele sofre transformações/ reações químicas para poder ser utilizado como alimento/ energia pelo nosso organismo; - Existem plantas que não possuem folhas, nesse caso a fotossíntese é realizada por outro órgão da planta. Exemplo: o cactos apresenta folhas modificadas em espinhos. Nesse caso a fotossíntese é realizada pelo caule. 6º passo: Esboço de uma síntese conclusiva sobre a situação alvo. Ao final, o professor deve retomar as características básicas da situação alvo, a partir da sistematização coletiva, feita no quadro, das sínteses realizadas pelos alunos. O texto a seguir pode servir de orientação para uma exposição dialogada sobre esta síntese: As plantas utilizam água, que retiram do solo, gás carbônico, que retiram do ar e luz, para produzirem o seu próprio alimento. Esse processo é denominado de fotossíntese e têm como produto final a produção de açúcar, que é o alimento das plantas e o gás oxigênio que é liberado para a atmosfera.

11 FICHAS PARA TRABALHO COM OS ALUNOS FICHA 1 Nome:... N.º:... Data:... Que comparações podem ser feitas entre a fotossíntese (atividade que ocorrem nas plantas) e a produção de um bolo? Fotossíntese Produção de um bolo FICHA 2 Nome:... N.º:... Data:... Preencha o quadro abaixo com as características que não são correspondentes entre o processo de fotossíntese e o processo de produção de um bolo. Fotossíntese Produção de um bolo. FICHA 3 Nome:... N.º:... Data:... De acordo com as comparações feitas na FICHA 1, tente elaborar uma síntese apresentando suas conclusões sobre o processo de fotossíntese e apontando os pontos principais do mesmo. Transcreva seu texto nesta ficha.