Atirando para as estrelas: como os concursos de ciências e matemática beneficiam alunos, professores e comunidades

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1 Atirando para as estrelas: como os concursos de ciências e matemática beneficiam alunos, professores e comunidades Suzie Boss Redatora especializada em educação Patrocinado pela Intel Inovação em Educação Fevereirode 2003

2 Introdução Melhorar o aprendizado em matemática e ciências entre os alunos do jardim de infância até o 2º grau é uma meta compartilhada por educadores, governo, líderes do setor e por diversas organizações. As feiras e concursos acadêmicos de matemática e ciências proporcionam fóruns para fomentar o interesse dos alunos e elevar as realizações nessas áreas. Os alunos participantes podem receber benefícios que vão muito além da oportunidade de conquistar prêmios e reconhecimento. De fato, os benefícios também se estendem aos professores e a toda a comunidade. Embora o formato dos concursos acadêmicos varie, os eventos abordados neste informe são os que envolvem os alunos na em pesquisas científicas ou de engenharia, a fim de resolver problemas. Eventos de prestígio, como a Intel International Science and Engineering Fair (ISEF) e a Intel Science Talent Search também exigem que os alunos divulguem suas descobertas e defendam suas teses, seguindo a metodologia de trabalhos científicos de pesquisas e idéias nas áreas de matemática e ciências. Como os alunos são beneficiados Os alunos que participam desses eventos investem tempo em aula e também em trabalhos extraclasse, para enfrentar desafios de seu interesse. Eles se dedicam a pesquisas que os levam a solucionar questões e a testar as conclusões possíveis. Durante o processo, os alunos melhoram suas habilidades para a resolver problemas e aprendem a valorizar a persistência diante contratempos. Refinam suas habilidades de apresentação e comunicação e aprendem a articular e a defender suas idéias. Alguns eventos também exigem capacidade de trabalho em equipe e de colaboração. Todas essas atividades são desempenhadas de acordo com as metas de aprendizado estabelecidas no National Science Education Standards (padrões nacionais de ensino de ciências). O documento Standards, desenvolvido como roteiro para ajudar os alunos a terem fluência científica, considera a ciência como um processo ativo: O aprendizado de ciências é algo que os alunos fazem, mas não que é feito para eles. Atividades práticas, embora essenciais, não são suficientes. Os alunos devem ter experiências teóricas também. (National Research Council, 1996, p. 3) Embora os padrões façam um apelo à reforma das salas de aula norte-americanas, descrevem atividades de aprendizagem que já são regra nos concursos de ciências bemconceituados. Ou seja, os alunos participam do processo de pesquisa, aplicam métodos científicos a novas questões, envolvem-se na resolução de problemas, no planejamento, na tomada de decisões e em discussões em grupo. Além disso, comunicam suas idéias a outras pessoas (NRC, 1996). Tais atividades desenvolvem hábitos mentais como curiosidade e pensamento crítico, articulados em Benchmarks for Science Literacy. (American Association for the Advancement of Science, 1993). 1

3 As atividades de elaboração de experimentos de pesquisa, coleta de dados e realização de análises intensivas dos resultados também foram elaboradas observando os padrões estabelecidos pelo National Council of Teachers of Mathematics. O Principles and Standards for School Mathematics do NCTM solicita o ensino rigoroso e de alta qualidade de matemática, que "que permita aos alunos fazer cálculos com presteza e resolver problemas com criatividade e habilidade" (NCTM, 2000). A pesquisa do jeito como aprendemos revela que todo aprendizado envolve transferência com base em aprendizado anterior (Bransford, Brown, & Cocking, 2000). Os alunos desenvolvem novos entendimentos alicerçados no que já aprenderam. Experiências efetivas de aprendizado levam os alunos a explorar, explicar, estender e avaliar seu progresso. (Bybee, 2002). À medida que os alunos testam, revisam e refinam suas idéias, durante um projeto de pesquisa independente, seguem um caminho que conseqüentemente os levará a conhecimentos mais profundos. Os projetos de pesquisa independentes oferecem aos alunos a oportunidade de superar limitações de estrutura e tempo na sala de aula e de buscar um trabalho mais rigoroso que exige raciocínio mais apurado. Essa oportunidade de ensino diferenciado alinha-se a outra meta dos padrões: criar um sistema que promova a excelência e a igualdade.os Princípios e padrões também incentivam oportunidades para que os alunos trabalhem com mais elementos além do material básico em matemática, buscando estudos mais profundos e sofisticados (NCTM, 2000). O que isso significa na prática? Um premiado professor de biologia do secundário explica a necessidade de criar desafios que ampliem o aprendizado individual: "Em toda turma deve haver alunos que ficam realmente animados e curiosos [com relação a um conceito]. É necessário incentivá-los a iniciar suas próprias investigações". (Boss, 2002) De modo semelhante, o coordenador de um programa de pesquisa independente de uma escola pública secundária de Nova York descreve o alto nível de motivação do aluno para o aprendizado como resultado da preparação de um projeto para concursos. "Os alunos que quiserem saber mais sobre um assunto que os interesse se empenharão mais nas investigações e discussões. Também estudarão mais por conta própria," (Krieger, 2002) Embora os alunos trabalhem sozinhos em projetos de pesquisa ou em pequenas equipes, eles compartilham um currículo comum que enfatiza o método científico, o processo de pesquisa, a redação científica e a metodologia do trabalho científico (Krieger, 2002). Os concursos oferecem aos jovens a oportunidade de serem levados a sério por seus colegas e pelos adultos. Os Padrões destacam a importância de os professores levarem os aprendizes alunos a sério (NRC, 1996) De forma semelhante, um professor de ciências de uma escola secundária e instrutor veterano de concorrentes da Intel ISEF realça a importância de "deixar as crianças saberem que podem mudar o mundo". (Jarrett Weeks, 2002) 2

4 Com freqüência, os alunos praticam com seus colegas, professores e orientadores para se prepararem para defender seus resultados perante os examinadores. Essa contenda intelectual vigorosa pode desenvolver "habilidades e confiança que os alunos manterão por toda a vida" (NSTA, 1990, p. 12). A pesquisa sobre o desenvolvimento da juventude destaca o valor da atenção dos adultos e dos colegas, durante a adolescência (Benard, 1993). Muitos concorrentes recebem treinamento de um professor ou de outro orientador com experiência no campo científico ou técnico, criando oportunidades para que os jovens estabeleçam relações fora da sala de aula e se beneficiem de modelos adultos consistentes. Informalmente, em geral, os alunos citam o aspecto social dos concursos de ciências como um dos benefícios da participação. Tais eventos permitem que os adolescentes expandam seus círculos de amizades, conhecendo adultos e colegas que, de outra forma,a não teriam como encontrar. Os alunos que pretendem seguir carreiras científicas e técnicas poderão tirar proveito dessas redes sociais expandidas, à medida que se aventurarem em novos caminhos no futuro (Krieger, 1999). Além disso, a pesquisa do campo, embora não enfatize especificamente os concursos de ciências, destaca ainda mais o valor das oportunidades para a participação dos jovens em atividades construtivas fora do horário escolar. Especialmente no caso dos alunos que enfrentam a pobreza ou outros fatores de risco, as atividades extracurriculares baseadas nos seus próprios interesses têm potencial para melhorar seu envolvimento com a escola e progredir no aspecto acadêmico (Heckman & Sanger, 2001). Como os professores são beneficiados Quando os professores tratam os alunos como aprendizes sérios e atuam como instrutores para orientá-los em seu aprendizado, demonstram práticas eficientes de aula. Nas aulas de ciências e matemática, essas práticas de ensino também se alinham à boa prática científica (NRC, 1996). Os próprios professores podem ganhar quando incentivam os alunos a desenvolverem projetos de pesquisa importantes para que participem de um concurso de ciências e matemática. Orientar alunos que estão lidando com problemas difíceis freqüentemente requer que os professores expandam seus conhecimentos de conceitos científicos ou técnicos. Esse aprendizado simultâneo segue as diretrizes do National Science Education Standards, que incentiva os professores a serem aprendizes ativos e a representarem a comunidade científica na sala de aula. "O conteúdo de ciências aumenta e sofre mudanças, e os conhecimentos de um professor devem acompanhar essas mudanças." (NRC, 1996, p. 57) Um professor-orientador veterano explica: "Eu aprendo junto com os alunos. Não preciso ser especialista. Eles me consultam quando são desafiados por um problema, e eu os ajudo a descobrir como aprender o que precisam saber para irem adiante. Depois disso, eles seguem sozinhos novamente." (Boss, 2000) 3

5 Os distritos que incentivam a participação dos alunos em projetos de pesquisa tendem a ter professores "que não temem sair um pouco do papel clássico em sala de aula como 'o especialista' e tornarem-se orientadores que aprendem com seus alunos, ao mesmo tempo em que fornecem orientações a eles" (Krieger, 2002). Esses professores adquirem conhecimentos que extrapolam o currículo diário. (Krieger, 1999) Tais oportunidades reforçam o papel da escola como comunidade de aprendizes autoorientados, onde os adultos e os alunos participam do processo de aprendizado. Na visão do ensino de ciências destacada em Padrões, os professores são aprendizes ativos não apenas por entender melhor o conteúdo das ciências, mas também com relação à melhora da prática em aula por meio de estudos e pesquisas sobre sua própria maneira de ensinar. (NRC, 1996) Às vezes, os orientadores da comunidade científica trabalham com os professores e com os alunos, buscando concluir um projeto de ciências para um concurso. Essas relações podem proporcionar aos educadores o acesso à especialização e, às vezes, a equipamentos e recursos de laboratório mais sofisticados do que aqueles geralmente permitidos pelos orçamentos escolares. Além disso, os professores têm a oportunidade de criar uma comunidade local de especialistas em ciências, aprendizes e recursos nos quais pesquisar. Nesse mundo de "ciências reais" a busca de problemas de interesse reforça o valor do ensino por meio da pesquisa. Embora o treinamento dos alunos exija tempo e atenção dos professores, muitos deles relatam que a atividade reforça sua paixão pela profissão e evita o tédio. As oportunidades para que os professores encontrem pesquisadores, viajem com os alunos para os concursos, trabalhem com alunos altamente motivados e expandam suas próprias redes podem ser profissionalmente estimulantes e pessoalmente satisfatórias. (Krieger, 1999) Como as comunidades são beneficiadas Os concursos de ciências proporcionam uma jurisdição interessante para que a comunidade escolar interaja com o mundo além dos limites da sala de aula. Tais conexões oferecem benefícios aos professores e alunos, bem como a toda a comunidade. Com freqüência, os concursos envolvem os alunos no estudo de problemas em seu ambiente. Durante o desenvolvimento de seus projetos de pesquisa para o concurso, os alunos podem colaborar com novas idéias e soluções possíveis para problemas reais. Por exemplo: Quando houve relatos de infestações de mosquitos mortais no leste dos Estados Unidos, um aluno de Connecticut pesquisou como controlar a praga com o uso da freqüência acústica. O aluno descobriu que certas freqüências destruiriam os órgãos internos da larva do mosquito, criando assim um novo mecanismo de controle sem pesticidas. Esse aluno patenteou seu trabalho. Um aluno da Índia descobriu que a casca da banana poderia ser usada para gerar eletricidade de baixo nível. Trata-se de um método novo e original que poderia 4

6 levar a uma tecnologia não-poluente e ecológica para gerar eletricidade nos países em desenvolvimento. Um aluno da África do Sul desenvolveu um sistema de refrigeração com base na energia solar e que usa evaporação forçada para manter temperaturas frias a baixo custo. Essa descoberta tem o potencial de permitir o armazenamento de vacinas e de suprimentos alimentares nos países em desenvolvimento. O aluno recebeu uma patente em seu país de origem. Um aluno dos Estados Unidos ficou preocupado com o possível impacto ambiental quando soube que mais de 30 bilhões de CDs foram fabricados durante a última década. Ele desenvolveu materiais de fabricação alternativos que usam CDs reciclados e agentes de ligação. Assim os CDs não irão para depósitos de lixo. Nos testes, descobriu-se que o novo material era 400 vezes mais resistente do que os produtos de madeira, como compensado e placa. Além de tirarem proveito dessas possíveis soluções para problemas reais, as comunidades nas quais os alunos fazem projetos de pesquisa e participam de concursos freqüentemente conquistam a reputação de berços de grandes acadêmicos. Tal reputação pode aumentar a auto-estima local e melhorar a imagem da comunidade como um bom lugar para se viver (Krieger, 1999). As comunidades que criam vínculos positivos com seus jovens se fortalecem com essa experiência. Como as feiras de ciências e engenharia geralmente são abertas ao público, elas oferecem aos membros da comunidade a chance de melhorar seu próprio conhecimento em ciências "adquirindo uma consciência maior do processo científico e da importância da ciência em suas vidas" (NSTA, 1990, p. 48). Além disso, os alunos jovens podem ver os concorrentes como modelos e ver o contentamento que resulta da superação dos desafios intelectuais. Ver os adolescentes participarem de empreendimentos científicos de alto nível e se divertirem com isso pode inspirar os alunos mais novos a quererem superar o currículo obrigatório. Meninas e minorias que tradicionalmente tiveram pouca representação nas áreas técnicas e científicas podem ter a oportunidade de ver que seus concorrentes são semelhantes a elas. As escolas que costumam incentivar a participação dos alunos em projetos de pesquisa acabam descobrindo que melhora a cultura acadêmica da instituição. Conclusão Embora os concursos de ciências e matemática sejam bastante conhecidos pelos prêmios e pelo reconhecimento que geram para os alunos "melhores e mais brilhantes", esses eventos oferecem benefícios que vão além do círculo de vencedores. Os alunos que buscam projetos de pesquisa independentes melhoram suas práticas educacionais por meio da pesquisa, pelo modo como aprendem. De fato, muitas metas educacionais estabelecidas pelas organizações nacionais descrevem as atividades de aprendizado que já são regra nos concursos de ciências e matemática. Além disso, a participação nesses eventos proporciona aos alunos experiências sociais que os estimulam durante a adolescência. 5

7 Os professores que orientam seus alunos durante a preparação de um projeto de pesquisa para um concurso também podem conquistar vários benefícios. Eles fazem contato com novos colegas e ampliam sua rede profissional, experimentam novas oportunidades de aprendizado. As comunidades também ganham ao apoiar e incentivar tais eventos. Os projetos de pesquisa dos alunos podem enfatizar a superação de desafios na comunidade local. Os membros da comunidade têm a oportunidade de atuar como orientadores dos alunos ou expandir seus conhecimentos científicos observando as apresentações dos alunos. Essas atividades fortalecem os laços entre a escola e a comunidade. 6

8 BIBLIOGRAFIA American Association for the Advancement of Science. (1993). Benchmarks for science literacy. Nova York: Oxford University Press. Benard, B. (novembro de 1993). Fostering resiliency in kids. Educational Leadership, 51 (3). Recuperado em 2 de janeiro de 2003, de Boss, S. Never underestimate what kids can do. Northwest Education (32-33), A journey of surprises. Northwest Education: 12-19, Bransford, J., Brown, A., & Cocking, R. How people learn: Brain, mind, experience, and school. Washington, DC: National Academy Press, Bybee, R. Scientific inquiry, student learning, and the science curriculum. Em Learning science and the science of learning. Bybee, R. (ed.). Arlington, VA: National Science Teachers Association Heckman, P., & Sanger, C. LA's Best: Beyond school as usual. Educational Leadership, 58 (7) , abril de Jarrett Weeks, D. Stretching mental muscles. Northwest Education: 24-28, Krieger, M. (1999). How to create an independent research program. Alexandria, VA: Association for Supervision and Curriculum Development. Krieger, M. (8 de dezembro de 2002). That old science magic: Let the students lead, and the medals will follow. Newsday. National Council of Teachers of Mathematics. (2000). Principles and standards for school mathematics. Reston, VA: Author. National Research Council. (1996). National science education standards. Washington, DC: National Academy Press. National Science Teachers Association. (1990). Science and math events: Connecting and competing. Washington, DC: author. 7