Luís Miguel Pereira Freitas. Mudança Conceptual no Tema Terra no Espaço com base na Interdisciplinaridade em Ciências Físicas e Naturais no 3º Ciclo

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1 Universidade do Minho Instituto de Educação e Psicologia Luís Miguel Pereira Freitas Mudança Conceptual no Tema Terra no Espaço com base na Interdisciplinaridade em Ciências Físicas e Naturais no 3º Ciclo Outubro de 2005

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3 Universidade do Minho Instituto de Educação e Psicologia Luís Miguel Pereira Freitas Mudança Conceptual no Tema Terra no Espaço com base na Interdisciplinaridade em Ciências Físicas e Naturais no 3º Ciclo Tese de Mestrado Supervisão Pedagógica em Ensino da Física e Química Trabalho realizado sob a orientação do Professor Doutor Manuel Sequeira Outubro de 2005

4 DE ACORDO COM A LEGISLAÇÃO EM VIGOR, NÃO É PERMITIDA A REPRODUÇÃO DE QUALQUER PARTE DESTA TESE

5 AGRADECIMENTOS À Paula, minha mulher, e Rafael, meu filho, por todo o apoio e compreensão. À professora Helena Dinis, por ter possibilitado este projecto com a sua colaboração. Ao professor Doutor Manuel Sequeira, por todo o apoio e orientação prestados. iii

6 Mudança Conceptual no Tema Terra no Espaço com base na Interdisciplinaridade em Ciências Físicas e Naturais no 3º Ciclo. RESUMO O presente estudo desenvolveu-se com alunos do 7º ano de escolaridade numa escola de Bragança, no nordeste transmontano. Foram formados dois grupos de trabalho, aos quais foram aplicadas duas abordagens didácticas distintas do tema Terra no Espaço : uma abordagem disciplinar e outra interdisciplinar, ambas tendo como base a mudança conceptual. Ao contrário da perspectiva disciplinar, na qual os conteúdos foram leccionados de acordo com o programa emanado pelo Ministério da Educação, na perspectiva interdisciplinar houve um trabalho colaborativo entre dois docentes das disciplinas de Ciências Físico-Químicas e de Ciências Naturais. Uma vez que no programa de ambas disciplinas há conteúdos que se repetem, foi feita uma selecção, reorganização e sequencialização dos mesmos, de modo a serem tratados por cada uma das disciplinas de uma forma integrada. O teste de conhecimentos, que funcionou como pré teste e pós teste, serviu para identificar algumas das ideias que os alunos trazem consigo para a sala de aula e também para verificar se houve ou não evolução a nível conceptual testando, assim, a eficácia das metodologias adoptadas. Constatou-se que muitas das concepções alternativas que os alunos possuíam tinham já sido diagnosticadas por diversos investigadores. Os resultados obtidos sugerem que a abordagem interdisciplinar, aplicada a um dos grupos, foi mais eficaz (em cerca de 26%) do que a abordagem disciplinar, pois a evolução mais significativa registou-se em questões que implicavam mais directamente interligação de conhecimentos das duas disciplinas. iv

7 Conceptual Change in the Topic Earth in Space based on an Interdisciplinary Approach of Physical and Natural Sciences in Basic Education. ABSTRACT The present investigation was developed with 7 th grade students and took place in a school of Bragança, in the northeast of Trás-os-Montes. Two groups of work were built, to which two different didactic approaches to the topic Earth in Space were applied: a subject approach and an interdisciplinary one, both having conceptual change as basis. Unlike the subject approach, in which the contents were taught according to the syllabus sent out by the Ministry of Education, the interdisciplinary approach implied a cooperation work between two teachers of Physics-Chemistry and Natural Sciences. Since the syllabus of both subjects has got contents that are repeated, they made their selection, reorganization and sequence, in order to be taught by each of the subjects in an interdisciplinary way. The survey test, which was given as pre-test and post-test, was used to identify some of the ideas that the students bring with them to the classroom and also to verify if there was (or not) progress regarding conceptual change, thus testing the effectiveness of the adopted approaches. It was proved that some of the alternative conceptions held by the students had already been identified by several researchers. The results suggest that the interdisciplinary approach, applied to one of the groups, was more effective (about 26%) than the subject approach, since the most significant progress was detected in questions that implied, more directly, an interconnection between contents of both subjects. v

8 ÍNDICE Agradecimentos Resumo Abstract Índice iii iv v vi Capítulo 1 Contextualização e Apresentação do Estudo 1.1 Introdução Contextualização do estudo Objectivos do estudo Selecção do nível de escolaridade Importância do estudo Limitações do estudo Estrutura geral da dissertação 9 Capítulo 2 Revisão de Literatura 2.1 Introdução Mudança conceptual com base no Construtivismo Concepções alternativas sobre o Universo, O Sistema Solar, O 18 planeta Terra e Ciência, Tecnologia e Sociedade O Universo Origem e organização do Universo Distâncias no Universo O Sistema Solar O planeta Terra Efeito de estufa e Camada de ozono Sucessão dos dias e noites e Estações do ano Condições essenciais para a existência de vida 32 vi

9 Diversidade e unidade da vida Ciência, Tecnologia e Sociedade 37 Capítulo 3 Metodologia 3.1 Introdução Síntese da investigação Caracterização da metodologia de ensino adoptada Descrição geral da sequência de conteúdos adoptada no grupo experimental Materiais de apoio Familiarização da professora de Ciências Naturais com a metodologia adoptada População e amostra Amostra Técnicas e instrumentos de recolha de dados Selecção das técnicas Construção e validação do questionário Recolha de dados Tratamento e análise de dados 54 Capítulo 4 Apresentação e discussão de resultados 4.1 Introdução Análise comparativa das ideias dos alunos do grupo experimental e controlo Origem do Universo e do Sistema Solar Origem do Universo Origem do Sistema Solar Organização do Universo Exploração do Universo Contributo da Astronomia para o desenvolvimento da Ciência 82 vii

10 4.2.5 Desenvolvimento da Ciência Unidades de medida utilizadas para pequenas e grandes distâncias Chuva de estrelas ou estrelas cadentes Corpos celestes perigosos para a vida na Terra e para a segurança das naves espaciais A importância da atmosfera para o planeta Terra A razão pela qual Mercúrio apresenta crateras de impacto e a Terra não A razão pela qual Vénus é o planeta mais quente e não é o mais próximo do Sol Camada de ozono Efeito de estufa e as consequências de um possível aumento para o nosso planeta Efeito de estufa Consequências de um possível aumento do efeito de estufa Condições essenciais para a existência de vida Sucessão dos dias e das noites e Estações do ano Sucessão dos dias e das noites Estações do ano Seres vivos e factores que influenciam a sua distribuição na Terra Seres vivos Factores que influenciam a distribuição dos seres vivos na Terra 4.3 Análise do percurso dos alunos do pré para o pós teste Capítulo 5 Conclusões, implicações e sugestões 5.1 Introdução 5.2 Conclusões e implicações 149 viii

11 5.2.1 Conclusões Implicações 5.3 Sugestões para futuras investigações Bibliografia 155 Anexos Anexo 1 - Planificação de Ciências Físicas e Naturais a ser utilizada no grupo experimental Anexo 2 - Teste diagnóstico usado como pré e pós teste Anexo 3 - Aspectos que as respostas às diferentes questões devem incluir para serem classificadas como respostas do tipo cientificamente aceites Anexo 4 - Material de apoio ix