Metodologia para o Ensino de Ciências

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1 LICENCIATURAS EM FÍSICA, QUÍMICA E CIÊNCIAS BIOLÓGICAS Metodologia para o Ensino de Ciências Prof. Nelson Luiz Reyes Marques

2 LICENCIATURAS EM FÍSICA, QUÍMICA E CIÊNCIAS BIOLÓGICAS Concepções positivistas da Ciência

3 O que é ciência afinal?

4 O que é educação em ciências? A melhor maneira de esclarecer o que é educação em ciências seja distingui-la do treinamento científico, da preparação do futuro cientista. Esse treinamento está voltado principalmente para o fazer ciência, para as teorias científicas e os equipamentos de laboratório, para os procedimentos científicos teóricos e experimentais.

5 O que é educação em ciências? A educação em ciências, por sua vez, tem por objetivo fazer com que o aluno venha a compartilhar significados no contexto das ciências, ou seja, interpretar o mundo desde o ponto de vista das ciências, manejar alguns conceitos, leis e teorias científicas, abordar problemas raciocinando cientificamente, identificar aspectos históricos, epistemológicos, sociais e culturais das ciências.

6 O que é educação em ciências? Idealmente, a formação de um futuro cientista deve incluir a educação em ciências, porém a recíproca não é verdadeira: a educação em ciências não implica por o aluno no laboratório, nem transformá-lo em um especialista em resolução de problemas, tampouco vêlo como um futuro pesquisador.

7 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência Senso comum da ciência Conhecimento científico é conhecimento provado. Teorias são derivadas rigorosamente dos dados experimentais, obtidas através de informações sensoriais. Ciência é objetiva, e, portanto, confiável.

8 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência Muitas áreas se ancoram na ciência e usam seu prestígio para gerar veracidade.

9 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência

10 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência O Empirismo Indutivismo O empirismo afirma que todas as pessoas nascem sem saber absolutamente nada e que aprendem pela experiência, pela tentativa e erro (John Locke). Locke acreditava que todo o conhecimento de uma pessoa era obtido ao passar da vida, do tempo, através das experiências e hábitos da pessoa. As teorias científicas são derivadas da obtenção dos dados - da experiência - adquiridos pela observação e pelos experimentos.

11 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência O Empirismo Indutivismo A ciência é baseada no que podemos ver, ouvir, tocar, Chama-se indutivo o tipo de raciocínio que nos leva das partes ao todo, ou seja, de enunciados singulares a enunciados universais, ou ainda, de casos particulares a generalizações.

12 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência Observações imparciais Observações dependem da experiência, formação cultural, expectativas, etc. do observador

13 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência

14 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência

15 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência Dependência da teoria Proposições de observação pressupõem teorias, e podem ser falsas. Quanto mais rigoroso for o teste de uma proposição, mais teoria é necessária.

16 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência O Empirismo Indutivismo Segundo a postura indutivista, a ciência se baseia no princípio da indução. Se em uma ampla variedade de condições observa-se uma grande quantidade de As e se todos os As observados apresentarem, sem exceção, uma propriedade B, então todos os As têm a propriedade B.

17 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência Observação dos fenômenos Princípios Gerais Descoberta das relações entre eles Generalização É o método mais utilizado pelos cientistas sociais, indicando tendência e generalizações probabilísticas. PARTICULAR GERAL Vi outro cisne branco Vi vários cisnes brancos = TODOS OS CISNES SÃO BRANCOS

18 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência Indutivismo ingênuo: Segundo o empirismo-indutivismo o conjunto do conhecimento científico se constrói a partir da base segura que proporciona a observação. A ciência começa com a observação. As observações são enunciados singulares confiáveis que constituem a base empírica segura da qual se derivam enunciados universais, isto é, as leis e teorias que constituem o conhecimento científico.

19 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência Indutivismo ingênuo:

20 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência Indutivismo ingênuo:

21 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência Indutivismo ingênuo: Como é possível transformar afirmações singulares em universais? É possível generalizar, desde que se estabeleçam e obedeçam alguns critérios. 1. o número de proposições de observação que forma a base de uma generalização deve ser grande; 2. as observações devem ser repetidas sob uma ampla variedade de condições; 3. nenhuma proposição de observação deve conflitar com a lei universal derivada.

22 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência De acordo com os indutivistas não devemos tirar conclusões apressadas. Em resumo, a ciência é baseada no princípio de indução

23 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência Raciocínio lógico e dedutivo Conclusões e derivações a partir das generalizações, Todos os livros de Física são bons; Este é um livro de Física; Este livro é bom. Exemplo ambíguo: Muitos livros de Física são bons; Este é um livro de Física; Este livro é bom.

24 Indutivismo: Ciência como conhecimento derivado dos dados da experiência Previsão e explicação no relato indutivista Possíveis conclusões observando experimentos e usando argumentos visuais. A atração do indutivismo ingênuo As conclusões dependem de observação sem comprometimento, ou seja, o expectador deve se manter externo ao fato.

25 O problema da indução O princípio de indução pode ser justificado? Apelando para a lógica e pela experiência; De acordo com o indutivista ingênuo, observação -> indução -> conhecimento. Variedade de observação, quantas? depende do contexto

26 O problema da indução O recuo para a probabilidade. Conhecimento científico não é comprovado, mas representa conhecimento que é provavelmente verdadeiro. Respostas possíveis ao problema da indução Crenças em leis e teorias nada mais são que hábitos psicológicos que adquirimos como resultado de repetições das observações relevantes. Cuidado: outrora conceitos julgados corretos pelo vício da observação foram modificados.

27 A indução em apuros Ver mil cisnes brancos não nos permite dizer que: Todos os cisnes são brancos

28 A indução em apuros David Hume (XVIII) A única fonte de conhecimento é a experiência (sensorial)

29 A indução em apuros Hume argumentou contra a existência de ideias inatas, concluindo que os seres humanos têm conhecimento apenas das coisas que experimentam diretamente. Precursor do movimento positivista (empirismo lógico) lógico, uma forma de empirismo anti-metafísica. O positivismo lógico restringiu o conhecimento à ciência e utilizou o verificacionismo para rejeitar a Metafísica não como falsa, mas como destituída de significado. Empirismo, cujo princípio básico é evitar toda hipótese não comprovável experimentalmente.

30 A indução em apuros É a experiência que fornece os componentes necessários à elaboração do pensamento e das percepções do espírito. Hume divide as percepções em duas classes: as menos fortes e menos vivas, a que ele deu o nome de pensamentos ou ideias e as mais vivas, por ele definidas como impressões. A diferença entre elas está em que as mais fortes representam diretamente as sensações, enquanto as menos fortes são nossa reflexão sobre as percepções. Temos uma percepção mais forte ao observarmos um objeto do que quando nos recordamos dele.

31 A dependência que a observação tem da teoria Uma explicação popular de observação Visão, é a ferramenta mais usual; Pontos fortes para a escolha da visão: Imagem rápida ; Todos veem a mesma coisa ; Experiências visuais não determinadas pelas imagens sobre a retina Enganos Ilusões de ótica; Ver depende do passado e do contexto do observador; Cada um visualiza o esperado. As proposições de observação pressupõem teoria Teoria e observação convergem?

32 A dependência que a observação tem da teoria Observação e experimento orientam-se pela teoria Teorias falíveis e incompletas que constituem o conhecimento científico podem dar orientação falsa a um observador. Este problema deve ser enfrentado pelo aperfeiçoamento e maior alcance das teorias e não por observações sem objetivo. Ex.: Hertz tentou produzir as ondas de rádio porque havia uma teoria que previa a sua existência.

33 A dependência que a observação tem da teoria Indutivisino não conclusivamente refutado Teoria > < observação Ex.: A experiência de Oersted ou o brilho observado por Roentgen não são a teoria. São observações isentas que motivaram a formulação de uma teoria? Foi um insight? Foi realmente acidental ou foi intencional? Não havia nenhum pressuposto teórico habitando a mente destes gênios da ciência?

34 Método científico Sequência rígida de procedimentos que levam a produção do conhecimento. Segundo Bacon: a ciência deve sim se basear na experimentação e na indução e apenas daí pode brotar o verdadeiro conhecimento; Observação (cuidadosa, repetida, crítica); Formulação de hipóteses (a serem testadas); Experimentação (para testar hipóteses); Medição (coleta de dados); Estabelecimento de relações (tabelas, gráficos); Conclusões (resultados científicos); Estabelecimento de leis e teorias científicas (enunciados universais para explicar os fenômenos).

35 Indutivismo e método científico Observação e experimentação são a chave para a produção do conhecimento; 1. onde estão os experimentos que levaram a formulação da teoria da Relatividade Restrita? 2. se a observação ocorrer pelo acaso, ou acidentalmente, a formulação de hipóteses terá como pano de fundo alguma teoria pré-existente ou estará impregnada pelo contexto sociocultural vigente;

36 Considerações finais Método Sequência lógica de procedimentos que se deve seguir para a consecução de um objetivo. Método Científico Conjunto de procedimentos aceitos e validados por determinada comunidade científica que irá assegurar a qualidade e a fidedignidade do conhecimento gerado Conjunto de procedimentos intelectuais e técnicos adotados para se atingir o conhecimento.

37 Considerações finais Para que um conhecimento possa ser considerado científico, torna-se necessário um conjunto de operações mentais e técnicas que possibilitam a verificação do processo de obtenção.

38 Considerações finais É atraente atribuir este papel mágico para a ciência, reforçando que ciência é algo místico (deixar a mente livre, observar e descobrir); Reforça a ideia de que fazer ciência não é pra qualquer um, apenas para os gênios que, trancados em seus laboratórios, conseguem libertar a mente e fazer suas mais brilhantes experiências; Como não há um critério de demarcação definitivo é imposto que será científico aquilo que a comunidade científica apreciar e reconhecer como sendo científico.

39 Considerações finais Não há consenso sobre o que é Ciência, tampouco sobre qual a linha que separa Ciência e pseudo-ciência. A ciência, diferente do que muitos filósofos acreditaram, não começa com observações livres de pressupostos teóricos, a partir das quais leis universais são derivadas por indução. As teorias científicas são construções humanas, impregnadas de convicções dos cientistas e seu caráter não é definitivo, muito pelo contrário. Não há um método científico único que norteie a atividade científica.

40 LICENCIATURAS EM FÍSICA, QUÍMICA E CIÊNCIAS BIOLÓGICAS Análise do artigo: Concepções epistemológicas veiculadas pelos parâmetros curriculares nacionais na área de ciências naturais de 5º a 8º série do ensino fundamental. Autores: Patricia Visintainer Pino, Fernanda Ostermann e Marco Antonio Moreira.

41 Análise dos PCN A concepção de currículo apresentada pelos PCN propõe uma organização curricular onde o conhecimento é desenvolvido por áreas interligadas através de temas transversais. A escolha do termo área tem, como objetivo principal, introduzir a ideia da integração do conhecimento das diferentes disciplinas. A proposta da organização curricular por área é o caminho sugerido pelos PCN para a realização de trabalhos interdisciplinares.

42 Análise dos PCN Dentro desta proposta de trabalho interdisciplinar, os conteúdos para cada área de conhecimentos são organizados a partir de eixos temáticos, que nada mais são do que um desdobramento dos temas transversais. Os eixos temáticos foram escolhidos de acordo com a especificidade de cada área, sendo sua escolha orientada, principalmente, na análise dos currículos de cada estado, no aprofundamento das discussões de cada área e nos temas transversais.

43 Análise dos PCN Os eixos temáticos a serem desenvolvidos na área de Ciências Naturais foram selecionados também de acordo com a sua importância social, seu significado para o aluno e sua relevância científico tecnológica. Dentro deste quadro de critérios, foram propostos para essa área os seguintes eixos temáticos: Ambiente, Ser Humano, Recursos Tecnológicos, Terra e Universo. Os três primeiros eixos são desenvolvidos em todos os quatro ciclos; o eixo Terra e Universo é desenvolvido somente nos dois últimos ciclos

44 Análise dos PCN Os PCN parecem rejeitar a ideia da aquisição do saber como uma construção isolada do aluno, defendendo que essa aquisição deve acontecer a partir de uma (re)elaboração crítica da realidade, social, política, histórica e tecnológica que cerca a escola. No entanto, é ambígua a posição dos PCN em relação à concepção de ciência como construção coletiva:

45 Análise dos PCN São traços gerais das Ciências buscar compreender a natureza, gerar representações do mundo - como se entende o universo, o espaço, o tempo, a matéria, o ser humano, a vida -, descobrir e explicar novos fenômenos naturais, organizar e sintetizar o conhecimento em teorias, trabalhadas e debatidas pela comunidade científica, que também se ocupa da difusão social do conhecimento. (PCN; Ciências Naturais, p.26)

46 Análise dos PCN Ao afirmar que descobrir novos fenômenos naturais é um dos meios para a produção do conhecimento, os PCN podem induzir os professores à ideia de que a ciência segue uma sequência lógica e rígida de passos que começa com a observação e culmina com a descoberta de princípios físicos, ou neles reforçam essa ideia. A visão positivista criticada pelos epistemólogos - tem, como alicerce, a observação e a experimentação.

47 Análise dos PCN De acordo com os empiristas-indutivistas, as leis físicas são obtidas a partir de enunciados observacionais singulares que descrevem algo observado e experimentado. Os PCN perdem a oportunidade de formular uma crítica fundamentada a essa visão. Ao contrário, o documento utiliza argumentos que acabam conduzindo os professores a uma interpretação errônea sobre a natureza da ciência.

48 Análise dos PCN Dizer que descobrir fenômenos é traço geral para compreensão da natureza da ciência contribui para que um leitor desavisado mantenha a concepção empiristaindutivista de ciência amplamente difundida nos livros didáticos e nas aulas de Ciências. Há uma visão dominante que considera a ciência como um saber objetivamente estabelecido e adquirido através do acúmulo de informação.

49 Análise dos PCN Descrever traços gerais das Ciências através de palavras como: descobrir, organizar e sistematizar não poderia levar os professores a uma interpretação positivista de desenvolvimento científico? É evidente a falta de comprometimento, por parte dos PCN, em posicionar-se teoricamente em relação às possíveis concepções referentes à natureza da ciência. Inúmeras vezes, durante a exposição de ideias, o documento teve a oportunidade de colocar-se contrário à visão empirista-indutivista de ciência, mas, infelizmente, não o fez.

50 Análise dos PCN O documento critica a maneira como a Ciência é tratada pelos livros, de forma fragmentada e restrita. A compreensão do que é Ciência por meio desta perspectiva enciclopédica livresca e fragmentada não reflete sua natureza dinâmica, articulada, histórica e não neutra, conforme é colocada atualmente. (PCN; Ciências Naturais, p. 27)

51 Análise dos PCN Pode-se observar que o documento apresenta a aquisição do conhecimento como resultado de uma interação de saberes - dinâmica, articulada, histórica e não neutra, conforme colocada atualmente - no entanto, fica a pergunta: Em que referenciais epistemológicos estão baseados os PCN? Seria este o momento ideal para os PCN defenderem uma posição crítica à visão de ciência contida nos livros e difundida no ensino de Ciência, porém, não é isso que fazem. Ao contrário, os PCN caem, novamente, na ambiguidade ao apresentarem a concepção de método científico aos professores.

52 Análise dos PCN As diferentes Ciências utilizam-se de diferentes métodos de investigação, sendo impreciso definir as etapas de um método científico único e igualmente significativo para todas as Ciências e suas diferentes abordagens. Muitas metodologias vão sendo criadas, às vezes confundem-se com as próprias pesquisas. (PCN; Ciências Naturais, p. 24) Pesquisas atuais na área de ensino de Ciências mostram que ainda é predominante entre os professores a ideia de que existe o método científico. Sabe-se que muitas são as concepções errôneas atribuídas acerca do processo de produção de conhecimento.

53 Análise dos PCN Professores desavisados, ao lerem o trecho anterior dos PCN, podem ser levados a pensar que é preciso então descobrir o método científico próprio para cada área de conhecimento. Não parece adequado que os PCN ainda sugiram que exista um método científico, ainda que diferentes em cada ciência, que necessariamente conduza à descoberta de fenômenos naturais. Mais uma vez os PCN se colocam em direção oposta às concepções epistemológicas contemporâneas sobre como se faz ciência.

54 Análise dos PCN Ao perder a oportunidade de elaborar uma crítica à visão de método científico os PCN acabam levando o professor a continuar com a visão com a qual ele está mais adaptado e como lhe foi ensinado. Transmitir aos professores a visão de que cada ciência possui um método científico próprio com uma sequência lógica e rígida de passos a serem seguidos só reforça as concepções equivocadas sobre a natureza da ciência, predominante no ensino de Ciências.

55 Análise dos PCN É clara a preocupação dos PCN em mostrar como devemos fazer Ciência na escola:... é importante que, durante a escolaridade fundamental, o estudante possa refletir sobre a natureza do conhecimento e do fazer científico e tecnológico... (PCNs; Ciências Naturais, p. 88) Como é possível esperar dos alunos um novo entendimento sobre a natureza da ciência sem que sejam disponibilizados subsídios teóricos suficientes aos professores?

56 Análise dos PCN Ao isentarem-se em relação a uma posição epistemológica, os PCN acabam não propiciando ao professor condições para que esse tenha acesso a novos referenciais teóricos. Como os professores poderiam, então, buscar uma mudança epistemológica se nem ao menos sabem quais são as possíveis linhas epistemológicas?

57 Análise dos PCN A citação a seguir é mais um bom exemplo do quanto é contraditório o discurso apresentado pelos PCN: Ao descobrir e explicar fenômenos naturais organizam-se e sintetizam-se conhecimentos em teorias continuamente debatidas, modificadas e validadas pelas comunidades científicas... Teorias apresentam-se como conjuntos de afirmações, hipóteses, e metodologias fortemente articuladas. (PCN; Ciências Naturais, p. 24)

58 Análise dos PCN O documento, mais uma vez, parece induzir os professores a uma visão empirista-indutivista de ciência, ao utilizar, de forma infeliz, o verbo descobri. É importante ressaltar que a aprendizagem por meio da descoberta, ainda hoje, é muito difundida no ensino de Ciências como um método construtivista.

59 Análise dos PCN Cabe aqui questionar, então, se colocações como estas, deixam claro aos professores o entendimento da ciência como construção humana. A total falta de clareza em relação às linhas epistemológicas veiculadas pelos PCN só intensifica a já hegemônica visão de método científico no ensino de Ciências.

60 Análise dos PCN Em contrapartida, na seguinte citação fica clara a preocupação em difundir a visão de construção do conhecimento:... é necessário favorecer o desenvolvimento de posturas reflexiva e investigativa, de não-aceitação, a priori, de ideias e informações, assim como a percepção dos limites das explicações inclusive dos modelos científicos, colaborando para a construção da autonomia de pensamento e de ação. (PCN; Ciências Naturais, p. 23)

61 Análise dos PCN O documento deixa explícito que o currículo deve ser tratado como um instrumento de compreensão do mundo. É evidente seu maior cuidado ao destacar como concepção de ensino-aprendizagem o construtivismo. Nesse sentido, os PCN citam teóricos como Piaget, Vygotsky, Ausubel. Já não se pode dizer o mesmo a respeito do destaque dado as visões epistemológicas sobre a natureza da ciência. Nesse aspecto não há essa clareza.

62 Análise dos PCN Os Parâmetros levantam indiretamente a questão da necessidade de um referencial epistemológico para o ensino de Ciências, para que realmente o conhecimento seja construído: É importante que o professor tenha consciência... para que possa superar suas próprias pré-concepções e retrabalhar algumas das noções que os alunos trazem... O aprendizado científico nesse sentido, é um aprendizado integrado aos conhecimentos culturais. (PCN; Ciências Naturais, p. 46)

63 Análise dos PCN Cabe aqui levantarmos as seguintes questões: a quais preconcepções o documento estaria se referindo? Essas preconcepções referem-se à visão empirista de ciência que a maioria dos professores apresentam? Ou seriam preconcepções relacionadas ao ensino aprendizagem? Os PCN afirmam que as preconcepções sobre a natureza da ciência apresentada pelos professores são equivocadas (PCN; Introdução, p. 35).

64 Análise dos PCN O que não é possível afirmar é se os PCN estão a favor ou contra a concepção empirista de ciência. Nesse sentido, não é possível esperar que o professor mude suas preconcepções sobre a natureza da ciência sem que lhe seja esclarecido qual é a visão de ciência combatida pelos PCN. Ao não se posicionarem em relação a uma postura epistemológica, os PCN acabam, mais uma vez, contribuindo para que concepções epistemologicamente errôneas continuem prevalecendo no ensino de Ciências.

65 Análise dos PCN Em contrapartida ao enfoque declarado para os referenciais teóricos de ensino aprendizagem, em momento algum os Parâmetros disponibilizam aos professores fontes e recursos para um aprofundamento teórico sobre epistemologia. Não fica claro o posicionamento dos Parâmetros em relação a referenciais teóricos para epistemologia da ciência.

66 Análise dos PCN Os PCN apresentam aos professores uma visão ingênua sobre ciências, o que acaba por reforçar uma ênfase na visão empirista-indutivista, predominante no ensino de Ciências. A posição ambígua do documento em relação à noção de conhecimento e de ciência preocupa pelo simples fato de que a visão positivista ainda prevalece nas áreas científicas. Caberia a um documento oficial rejeitá-la explicitamente.

67 Análise dos PCN Pode-se concluir que a forma acrítica, ou ingênua como a ciência é apresentada pelos PCN leva os professores a reforçarem a ideia de que a maneira certa de se fazer ciência segue um programa empirista-indutivista. A falta de posicionamento dos PCN em relação às concepções epistemológicas de ciência induz os professores a compreenderem que só se faz ciência a partir da descoberta dos fenômenos, seguindo a velha tradição aristotélica de buscar uma ordem fixa na natureza e alguns critérios universais de racionalidade.

68 Análise dos PCN Provavelmente, assumir apenas uma postura epistemológica não seja tão rico para o trabalho do professor, mas combater a visão empirista-indutivista - ponto de consenso entre os epistemólogos contemporâneos - é sim tarefa de uma reforma curricular como proposta pelos PCN.