As representações do tempo nas Ciências da Terra: uma abordagem histórico-cognitiva, tendo em vista a transposição didáctica

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1 As representações do tempo nas Ciências da Terra: uma abordagem histórico-cognitiva, tendo em vista a transposição didáctica Filomena Amador, Portugal III Encuentro Iberoamericano sobre Investigación en Enseñanza de las Ciencias Burgos, 14 a 18 de Setembro de

2 Introdução 1. Introdução 2. História da Ciência e Ensino da Ciência: que tipo de relações estabelecer? 3. As abordagens histórico-cognitivas e o Ensino da Ciência: a explicação científica 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia 5. Procura de novas vias de trabalho 2

3 Introdução a) Relações entre História da Ciência e Ensino da Ciência. Críticos e apoiantes b) Breve referência às primeiras experiências de introdução da História da Ciência nos currículos universitários e pré-universitários c) Situação actual 3

4 2. História da Ciência e Ensino da Ciência: que tipo de relações estabelecer? a) Contrastar ideias b) Relatar histórias c) Recriar instrumentos e experiências d) Compreender a evolução das ideias e) Reconstruir redes e contextos sociais, associados à produção e divulgação do conhecimento científico 4

5 3. As abordagens histórico-cognitivas e o Ensino da Ciência: a explicação científica História da Ciência ou História da Ciência? (1) Que elementos distinguem a ciência de outros tipos de conhecimento? (2) Que condições influenciaram, em cada época, a forma como os naturalistas/cientistas investigaram a natureza? (3) Que modelos evolutivos de ciência podem ser suportados em dados históricos? (4) Que momentos podem ser considerados significativos em termos de evolução do conhecimento científico? 5

6 3. As abordagens histórico-cognitivas e o Ensino da Ciência: a explicação científica Historiografia da Ciência: breve perspectiva evolutiva - Superação entre correntes internalistas e externalistas, que reflectiam uma antiga contraposição entre epistemólogos e historiadores - A questão da continuidade versus descontinuidade na interpretação da evolução do conhecimento científico - Historiografia vertical e historiografia horizontal - Ciência periférica e ciência central 6

7 3. As abordagens histórico-cognitivas e o Ensino da Ciência: a explicação científica - Que contribuições a História da Ciência pode fornecer para o Ensino da Ciência? - Que relação pode ser estabelecida entre as diferentes tradições historiográficas e as diversas contribuições? Que tipo de textos podem ter uma utilização mais profícua em termos didácticos? 7

8 3. As abordagens histórico-cognitivas e o Ensino da Ciência: a explicação científica - Modelo cognitivo de ciência, que atribui ênfase à construção, manipulação e retenção na memória de representações, isto é, ao conjunto de processos mentais envolvidos na produção do conhecimento científico, comparativamente a uma História e Filosofia da Ciência que estuda o processo de evolução do conhecimento científico desde uma perspectiva que neste âmbito podemos considerar mais exterior, no sentido em que se afasta de condicionalismos individuais 8

9 3. As abordagens histórico-cognitivas e o Ensino da Ciência: a explicação científica Uma perspectiva histórico-cognitiva, pode permitir compreender os processos de construção/reconstrução de representações mentais, isto é, a forma de pensar de naturalistas/cientistas ENSINO DA CIÊNCIA HISTÓRIA DA CIÊNCIA 9

10 3. As abordagens histórico-cognitivas e o Ensino da Ciência: a explicação científica A utilização de um processo de raciocínio integrador, que se sirva ao mesmo tempo da modelação visual e analógica e de experimentos de pensamento e experiências, criando e transformando as representações informais dos problemas que os alunos já possuam pode ser uma via promissora em termos didácticos (Nerssesian, 1995). Os estudantes com frequência apresentam dificuldades na transferência dos seus conhecimentos para novas situações. Este processo não se realiza apenas através de analogias simples, entre atributos e partes estruturais dos dois domínios (antigo e novo), mas sim através de raciocínios dinâmicos, envolvendo modelação analógica (proposicional e visual), os quais permitem desenvolver modelos do domínio target mesmo quando não exista a possibilidade de se colocar uma analogia directa 10

11 3. As abordagens histórico-cognitivas e o Ensino da Ciência: a explicação científica A explicação científica como um dos objectivos prioritários do Ensino da Ciência. Em ciência, explicar um fenómeno corresponde a um processo de procura resposta a problemas do tipo: - por que sucedeu ou sucede algo ; - como foi possível que..., - a que se deve..., etc. A explicação corresponde a um conteúdo cognitivo que dá resposta a uma pergunta concreta e o faz de acordo com o conhecimento científico que se possui da realidade em determinado momento 11

12 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia 12

13 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia a)breve enquadramento histórico a dimensão visual do pensamento de Nicolás Steno ( ) b)o conceito de estrato como materialização do tempo geológico c) Das concepções dos alunos à concepção de estrato cientificamente aceite no presente d)exemplo de um processo de transposição didáctica da História da Ciência, com vista à alteração das concepções dos alunos 13

14 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia Como pode um sólido, seja ele uma concha marinha ou um cristal, ficar retido no interior de outro sólido [estrato], ou seja de uma rocha? Discussão da formação dos estratos - Sobreposição dos estratos como possuidora de significado temporal - Os estratos são sedimentos depositados, a partir de fluidos, numa posição inicialmente horizontal que posteriormente, poderiam ser inclinados (horizontalidade inicial e continuidade lateral) - Relaciona as características apresentadas pelas diferentes camadas 14 com os respectivos ambientes de sedimentação

15 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia Representação da história geológica da Toscânia, segundo Steno: (A) a imagem tal como surge no Prodromus e (B) adaptação da imagem de Steno, presente em diversas publicações 15

16 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia O tempo em Geologia (conceito estruturante) -Tempo cíclico e tempo linear (unidireccional) -Cronologias longas e cronologias curtas Actualismo, uniformitarismo, gradualismo, catastrofismo, neo-catastrofismo... 16

17 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia Os estratos são unidades de sedimentação que correspondem ao registo geológico de um determinado período de tempo, durante o qual as condições de sedimentação locais foram suficientemente homogéneas para que os sedimentos, depois de consolidados por diagénese, originassem rochas sedimentares de aspecto homogéneo e ao mesmo tempo bastante distintas dos estratos inferiores e superiores de forma a criar uma superficie limite [Brahic et al., 1999] i) as superfícies limites, inferior e superior são as entidades que permitem definir um estrato; i) existem diferentes tipos de limites (diagénicos, por lacuna sedimentar ou por erosão) ii) as superfícies limite sãp indicadoras de mudanças nas condições locais de deposição

18 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia c) Das concepções dos alunos à concepção de estrato cientificamente aceite, no presente Amostra: 19 alunos, com idades compreendidas entre os 15 e os 17 anos, a frequentarem no 10º ano de escolaridade a disciplina de Ciências da Terra e da Vida Objectivo: identificar as representações mentais deste alunos relativas a concepções temporais. Para esse efeito centrou-se a atenção no conceito de estrato, assim como nos princípios estratigráficos que com ele estão associados. Metodologia: Aos alunos foram colocadas 5 questões abertas: 1) O que é um estrato?, 2) Como se formam os estratos?, 3) Os estratos são limitados em termos espaciais?, 4) Os estratos são sempre horizontais? Qual ou quais são as relações entre os conceitos de estrato e de fóssil? (Silva e Amador, 2005) 18

19 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia Conclusões: - o termo estrato está essencialmente associado a características litológicas, sem relação directa com qualquer significado temporal - não é possível ou é difícil limitar um estrato; às mudanças não é atribuído significado temporal - os estratos podem não ser horizontais, apresentando como causas a topografia do local onde se depositaram os sedimentos, a existência de uma deformação contemporânea da deposição dos detritos ou ainda a ocorrência de erosão também contemporânea da deposição suficientemente intensa para gerar alterações no perfil topográfico da região; só aproximadamente 21 % dos alunos afirmaram que inicialmente os estratos são sempre horizontais - somente um número reduzido considerou que os fósseis contribuem para a datação dos estratos; a maior parte refere que os estratos contêm fósseis, sem com isso atribuir a este facto significado temporal 19

20 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia Globalmente, os resultados revelaram que os alunos associam o termo estrato essencialmente a características litológicas, não o relacionando com mudanças nas condições de deposição, nem tão pouco com a ideia de sucessão temporal. Isto é, os estratos para grande parte dos alunos da amostra não são entidades que permitam contar a história da Terra (Silva e Amador, 2005) 20

21 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia d) Exemplo de um processo de transposição didáctica da História da Ciência, com vista à alteração das concepções dos alunos A transformação do conhecimento científico, tal como é produzido pelas comunidades científicas, para modos de apresentação do referido conhecimento, facilitadores das aprendizagens, está na base de todo o acto didáctico A passagem de um objecto do saber para um objecto de ensino não corresponde a um mero processo de simplificação de conhecimentos complexos. Pelo contrário, este tipo de transposição ao exigir que os referidos conhecimentos se reorganizem de uma outra forma obriga a repensar uma série de aspectos de natureza epistemológica e pedagógica 21

22 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia Fase 1 (preparação) Concepções dos alunos Fase 2 (transposição didáctica) Exemplos de História da Ciência Fase 3 (contrastação e construção) Modelo(s) científicos actuais Fase 4 (consolidação) Exemplos (casos concretos) 22

23 Silva e Amador, 2005

24 Silva e Amador, 2005

25 4. Exemplo de um processo de transposição didáctica - O tempo como concepção estruturante no ensino da Geologia Contrastar as ideias fundamentais - Partir de textos originais, devidamente seleccionados - Resumir os conteúdos básicos e identificar a estrutura organizacional e argumentativa que sustenta o texto - Colocar em destaque o tipo de explicações apresentadas As explicações causais propostas por Steno, quando analisadas e discutidas podem contribuir para uma construção/reconstrução das representações internas dos alunos O que propomos é a utilização de casos históricos que favoreçam o contrastar entre os modelos internos dos alunos e um conjunto de modelos alternativos de forma a que através deste processo e de uma forma sustentada se aproximem gradualmente dos modelos científicos actuais 25

26 5. Procura de novas vias de trabalho -No que respeita à análise do discurso consideramos pertinente tomar em consideração dois aspectos: -i) o modo como o texto, ou parte dele, se encontra organizado, sequenciado e hierarquizado -ii) os indicadores modais de que se serve Steno para introduzir novos dados ou para tirar uma conclusão no discurso -No que respeita à análise das imagens consideramos pertinente tomar em consideração dois aspectos: -i) a identificação de elementos com significado -ii) o modo como estes elementos interagem e se organizam de forma a permitirem a percepção de um tempo longo e quase sempre linear 26

27 5. Procura de novas vias de trabalho a) Alegoria Ticiano (1488/ ) b) Analogias e metáforas 27

28 5. Procura de novas vias de trabalho c) narração da sucessão dos acontecimentos, da duração dos acontecimentos, ou ainda, da duração do intervalo entre os acontecimentos d) simbologia gráfica, com significado em termos temporais 28

29 Os livros de texto podem ser considerados como um ponto de partida importante para se proceder ao elencar de uma tipologia de representações geológicas, associadas à variável tempo. Passamos de seguida a enunciar algumas das categorias que julgamos mais pertinentes; a) alegorias; b) analogias e metáforas; c) narração da sucessão dos acontecimentos, da duração dos acontecimentos, ou ainda, da duração do intervalo entre os acontecimentos; d) simbologia gráfica, com significado em termos temporais.

30 As representações do tempo nas Ciências da Terra: uma abordagem histórico-cognitiva, tendo em vista a transposição didáctica Beautiful is that which we see, more beautiful is that which we know, but by far the most beautiful is that of which we are ignorant Nicolás Steno, Lecture at the Opening of the Anatomical Theaterin Copenhagen,