Atividades: Puzzle de Investigação Nivel de ensino: 9º, 10º, 11º e 12º Duração: 30 min de preparação + 30 minutos de atividade Objetivos: Figura 1- Esquema acerca do processo de investigação Compreender como se desenvolve um projeto de investigação. 1
Levar os alunos a discutir e a refletir acerca das etapas inerentes à investigação, da relação entre elas. Discutir o método cientifico de forma crítica Materiais: Peças do puzzle Tesoura Saco/envelopes Preparação (30 min): Imprimir vários conjuntos da figura 1. Recortar os balões, as setas e as perguntas. Colocar nos envelopes as peças correspondentes a um conjunto. Recomenda-se que plastifique as peças. Procedimento: 1. Comece por perguntar aos alunos o que acham que faz um cientista. 2. Registe as suas respostas ou palavras/frases chave no quadro. 3. Mostre aos alunos a seguinte lista (a lista deve estar desordenada propositadamente): Fazem observações Recolhem dados Analisam os dados Fazem previsões Constroem teorias e explicações Planificam e conduzem experiências Trabalham em equipa Publicam os resultados da investigação 4. Compare a lista com as respostas deles 5. Divida os alunos em grupos. 6. Distribua um conjunto de peças por cada grupo. 7. Peça aos alunos para construam o puzzle de acordo com a maneira que para eles se deve desenrolar um processo científico. 8. Verifique quais os grupos que têm propostas diferentes e peça-lhes para explicar aos restantes grupos o porquê da sua ordem. 2
9. Tentar chegar a um consenso da turma. 10. Mostrar o esquema final e explicá-lo aos alunos. Lidar com as propostas dos alunos: Os alunos vão mostrar vários esquemas (ver fig. 2 e 3), uns circulares e outros lineares. Ir perguntando aos alunos o porquê da sua construção. Explicar sempre que um esquema deve ser o reflexo exato e claro daquilo que eles pensam. Explicar que a investigação raramente é linear. Os alunos vão perguntar se precisam usar as peças todas. Dizer para construir de maneira a que o esquema tenha clareza para os alunos independentemente das peças que utilizem. Reflexão: A ciência é um processo linear? Ou todos os passos estão interligados? Deve-se primeiro planear ou pesquisar? Como se forma um problema e uma hipótese de investigação? Como se comunica a ciência? Quais as diferenças entre a linguagem comum e a linguagem científica? Qual a diferença entre publicação cientifica e divulgação cientifica? As teorias científicas são eternas ou podem ser alteradas? Para que servem os congressos científicos? 3
Figura 2- Exemplo de esquema conceptual de investigação cientifica defendido por alunos do secundário modelo linear Figura 3- Exemplos de de esquema conceptual de investigação cientifica defendido por alunos do secundário modelos circulares Copos de Som Nivel de ensino: 9º, 10º, 11º e 12º Duração: 60 minutos de preparação + 45 minutos de atividade 4
Os copos de plástico são excelentes câmaras de ressonância, permitindo que objetos simples possam produzir um som misterioso. Apenas através de observações cuidadosas os alunos serão capazes de construir copos de som a condizer. Podem conseguir produzir um som correspondente utilizando objetos diferentes daqueles que constam nos copos originais. Objetivo Refletir acerca do processo de investigação científica. Compreender a diferença entre evidência e inferência, compreender a validade dos modelos e teorias científicas. Meljhorar a noção acerca da natureza da ciência e da investigação científica Materiais: Copos plásticos opacos (3 por aluno) Fita-cola Pequenos objetos para colocar dentro dos copos (Por exemplo: papel, clips, moedas, alfinetes, berlindes, elásticos, cordéis, bolas de algodão, cotonetes, anilhas, copos menores) Uma bandeja para cada mesa 5
Preparação (60 min): Opte pela forma como pretende que os alunos trabalhem, em pares ou em grupo. Se optar pelo trabalho de pares, precisa de preparar 2 conjuntos idênticos de um único tipo de som - por exemplo, fazer 2 pares de copos contendo palhinhas, 2 pares de copos contendo uma moeda, 2 pares de copos contendo anilhas, etc. Se optar pelo trabalho de grupo (4 elementos), precisa organizar quatro conjuntos idênticos de um único tipo de som - por exemplo, fazer quatro pares de copos contendo palhinhas, etc. Coloque o(s) objeto(s) num copo, coloque por cima outro copo com o fundo virado para cima e feche (una os copos) com fita-cola. Prepare outro conjunto exatamente igual (com o mesmo tipo de som) antes de começar a preparar copos com tipos de sons diferentes. Enquanto prepara os copos de som, vá colocando, em cada bandeja, os exemplos dos objetos que utilizou. Prepare um copo de som para cada aluno. Procedimento: 1. Distribua um copo de som a cada aluno. Peça aos alunos para ouvirem atentamente e, em seguida, para encontrarem o colega que tem um copo que pareça emitir o mesmo som. Pode optar pela realização da primeira parte da atividade em silêncio. 2. Peça aos alunos para ouvirem os sons uns dos outros, e sentarem-se com o colega que eles julgam que tem um copo que produz o mesmo som. 3. Logo que os alunos encontrem os seus pares irão trabalhar em conjunto para tentar construir um copo com som idêntico. Para esse fim utilizarão os materiais fornecidos nas bandejas. Coloque uma bandeja de materiais em cada mesa (ou em várias estações de trabalho). Os alunos podem falar entre eles mas não podem abrir os copos originais. 4. Assim que os alunos terminem de construir o novo copo de som, cada par deve apresentar o seu trabalho. Devem demonstrar o som dos copos originais, falar sobre a perceção que tiveram e como decidiram fazer o copo de som que combinava com o original. É importante que os alunos partilhem o processo de pensamento que desenvolveram até à tomada de decisão e é útil que os grupos questionem quem apresenta. 5. À medida que cada par for apresentando a sua exposição, faça uma lista das palavras utilizadas pelos alunos para descrever o processo que os levou a demonstrar os sons ( testar, experimentar, evidência, inferência, dúvida, validar- são algumas das palavras que devem surgir). 6
Lidar com as propostas dos alunos: Os alunos vão querer saber se "está certo". Em ciência, muitas vezes, não somos capazes de apelar a uma autoridade superior e temos de confiar nas nossas observações e experiências para dar resposta às questões. Isto pode ser frustrante para os alunos mas é importante salientar esta questão essencial do processo científico. Isto significa que no final, não se deve abrir os copos. Só assim compreenderam a diferença entre inferência e evidencia. Reflexão: Os pares têm sons similares? Conseguiste encontrar alguém cujo copo soa como o teu? Que observações fizeste para chegar ao teu par? Porquê? Como soa o copo construído pelo par em comparação com o copo fornecido inicialmente? O que te levou a construir essa teoria? O que é que esse som faz lembrar? Descreve a forma como construíste o copo com o som similar? Quais foram as tuas experiências para chegares a esse copo? O que observaste? Qual foi o material que funcionou? Que observações apoiam a tua teoria? Como poderias provar a tua teoria? Que métodos usarias para inferir ou validar as tuas hipóteses? Ex: balança para comparar peso, aparelho de raio X para determinar a forma do(s) objetos. Peças do Puzzle Nivel de ensino: 9º, 10º, 11º e 12º Duração: 45 min 7
Figura 1- Exemplo de Imagem para esta atividade Objetivos: Esta atividade é demonstrativa da importância de se obter uma grande quantidade de dados e da partilha de resultados entre a comunidade científica. Materiais: Uma imagem, que pode ser uma fotografia de uma paisagem, de um animal, de uma pessoa, ou de outro objeto real Tesouras, 8 envelopes e 1 lápis Preparação (30-40 minutos) Corte a imagem em oito retângulos iguais (conforme figura 1). Corte cada uma das secções retangulares em pelo menos 20 partes de forma aleatória. Adicione o número da secção (1-8) na parte de trás de cada peça e coloque as peças dentro de um envelope. Escreva no envelope o número correspondente. 8
Procedimento: 1. Divida a turmas em oito grupos de investigadores. Diga a cada grupo que agora fazem parte de uma equipa de investigação. 2. Cada equipa recebe um envelope e cada envelope contém apenas uma parte da imagem. 3. A cada equipa será permitido retirar 5 peças do envelope e observá-las com muito cuidado. Cada grupo deve então tentar descobrir o que estará representado na imagem. Devem registar a proposta e explicar quais os fatores que lhes permitem justificar a previsão que apresentam. 4. Terminada esta fase, devem retirar mais 5 peças do envelope. Agora, a equipa tem 10 peças para examinar. Será que pretendem mudar a proposta inicial ou acrescentar mais detalhes? Mais uma vez, devem registar e explicar quais os fatores que permitem justificar esta nova previsão. 5. Por fim, permita que as equipas retirem mais 3 peças do envelope e que apresentem a última previsão. 6. Cada um dos 8 grupos faz uma apresentação oral, explicando o que julgam que a imagem pode representar e quais os fatores que os levaram a considerar essa possibilidade. 7. Após a visualização de todas as peças, que todas as equipas retiraram dos envelopes, devem reformular a resposta final. Reflexão: A análise que fizeste dos fragmentos da imagem fez-te pensar e criar uma hipótese? As observações que fizeste ajudaram-te a criar novas teorias ou a consolidar a que já tinhas? As tuas conclusões foram inferidas apartir das tuas observações? Os resultados e as teorias que os outros grupos apresentaram ajudaram-te a completar a tua teoria? Concordaste com todas as observações deles? As suas teorias mereciam críticas? Ao realizares este atividade por que etapas do processo de investigação passaste? 9
A ciência é um quebra-cabeças Nivel de ensino: 10º, 11º e 12º Articulação Curricular: Aspetos sobre a atividade de investigação científica, sobre a natureza da construção do conhecimento científico e sobre a ciência enquanto empreendimento humano. Duração: 45 min Figura 1. A solução final com todas as peças do puzzle Figura 2 A primeira solução final (sem o quadrado). Objetivos: Esta atividade direcionada para alunos do secundário promove a reflexão acerca da natureza da ciência e também mostra a importância dos estudantes serem participantes ativos no processo de aprendizagem. Materiais: Impressão da figura 1 em cartolina ou papel grosso em número suficiente para os alunos trabalharem individualmente. Tesoura 10
Procedimento: Dar a cada aluno as peças do puzzle com excepção do quadrado assinalado com o círculo. 1. Peça aos alunos para juntarem as peças de forma a fazerem um quadrado. 2. Enquanto tentam juntar as peças pode explicar-lhes que cada peça do puzzle representa um dado e/ou um conjunto de dados científicos e que o seu conjunto (o quadrado final) representa um modelo científico ou um resultado científico. 3. Quando os alunos conseguirem chegar à solução final (figura 2), distribua o quadrado assinalado com o círculo e peça para eles refazerem o quadrado incorporando essa peça. Deve referir que essa peça representa uma nova descoberta científica. 4. Provavelmente nesta etapa, alguns dos alunos terão dificuldade em arranjar uma solução ou tenderão a refazer o quadrado inicial. Encoraje-os nessa fase a trabalharem em grupos pequenos para conseguirem chegar à solução (figura 1). Questões para reflexão durante esta atividade: Esta atividade permite a reflexão acerca das características inerentes ao processo de experimentação na investigação científica: Pode sugerir aos alunos que discutam as semelhanças entre a construção do puzzle e fazer ciência. A experimentação, a tentativa e erro são etapas comuns durante a investigação científica e que muitas vezes provocam reações de frustração e irritação nos cientistas (estas etapas e reações foram experimentadas durante a atividade de construção do puzzle). Por outro lado, quando se alcança uma solução plausível, o desafio é atingido, tal como o que os alunos sentiram durante a atividade. 11
Informação adicional: A reflexão acerca da natureza da ciência: 1. Criatividade 2. Colaboração entre pares 3. Teoria e modelo científico 4. Natureza empírica da ciência, natureza tentativa do conhecimento (experimentação, tentativa e erro) Com esta atividade criamos condições para que os alunos sejam criativos e propiciamos uma atmosfera propícia para que os alunos não tenham receio de tentar e de errar, de experimentar (natureza empírica e tentativa do conhecimento científico), de partilhar (colaboração entre pares) e de refletir. Ações comuns durante o processo de investigação científica. Por outro lado, quando pedimos para acrescentar uma peça (um novo dado científico, uma nova evidência) os alunos vão desfazer o modelo teórico (a que tinham chegado com os dados iniciais) e vão ter que construir um modelo distinto por causa da nova evidência. Isto significa que os novos dados podem originar novos modelos e consequentemente novas teorias (o conhecimento científico é modificado à luz de novas evidências). 12