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As Minas de São Domingos, um recurso didático para melhorar a compreensão sobre a Interação CTS Margarida Figueiredo 1 & Fátima Paixão 2 1 Departamento de Química da Universidade de Évora e Centro de Química de Évora, Évora, Portugal. E-mail: mtf@uevora.pt 2 Instituto Politécnico de Castelo Branco, Castelo Branco & Centro de Investigação Didática e Tecnologia na Formação de Formadores, Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal. E-mail: mfpaixao@ipcb.pt Introdução A comunidade educativa reconhece, hoje em dia, que a Ciência e a Tecnologia estão presentes em todas as dimensões da vida social. As suas repercussões fazem sentirse em sectores como a política, a economia, a cultura e a educação, tornando essencial o papel que desempenham na tomada de decisões pessoais ou coletivas, cada vez mais importantes numa sociedade globalizada como a atual. Como consequência disso torna-se imprescindível que todos os cidadãos tenham acesso a conhecimentos básicos sobre Ciência e Tecnologia, de modo a estarem aptos para participar nessas decisões. Do mesmo modo que se aceita como fundamental que todos os cidadãos usufruam de um mínimo de alfabetização literária, as exigências atuais da vida em sociedade, tornam também necessário que seja facultada, a todos os cidadãos, um mínimo de formação técnico-científica. A importância da alfabetização em Ciência e Tecnologia, bem como da compreensão da Natureza da Ciência e Tecnologia (NdCeT), por estudantes e professores de todos os níveis educativos, é hoje amplamente reconhecida pelos especialistas em Educação. No entanto, diversos estudos realizados sobre este tema, revelam a existência de dificuldades na compreensão da NdCeT (Abell, Martini & George, 2001; Figueiredo & Paixão, 2011; Lederman, 1992; Manassero, Vázquez & Acevedo, 2004; Moss, Abrams & Robb, 2001; Ryan & Aikenhead, 1992; Vázquez, Manassero & Acevedo, 2006b). O Projecto EANCYT (Enseñanza y Aprendizaje sobre la Naturaleza de la Ciencia Y Tecnología: Una investigación experimental y longitudinal) tem como objetivo melhorar 2
a compreensão da NdCeT de alunos e professores de todos os níveis de ensino, através de instrumentos de intervenção educativa e de avaliação, concebidos e implementados em diferentes contextos. A Unidade didática As Minas de S. Domingos é um exemplo desses instrumentos. Os conteúdos abordados, a metodologia a seguir na sua implementação e na análise dos resultados obtidos são apresentados na presente comunicação. Objetivos A Unidade didática foi concebida tendo como grandes finalidades levar os alunos a reconhecer a interdependência entre a Ciência, a Tecnologia e a Sociedade, através da exploração de situações concretas, e a compreender a influência da Ciência e da Tecnologia na vida das populações. No contexto do Projeto EANCYT, tem como objetivos: - Melhorar a qualidade da aprendizagem dos alunos sobre a NdCeT em diferentes níveis de ensino; - Verificar qual a eficácia da Unidade didática, na melhoria da compreensão, pelos alunos, da NdCeT; - Contribuir para a Identificação das ferramentas de intervenção mais eficazes, em cada nível de ensino, para melhorar a qualidade de ensino e aprendizagem da NdCeT. - Contribuir para a avaliação dos efeitos resultantes da intervenção, em diferentes contextos e amostras. Metodologia A conceção da Unidade didática baseou-se no pressuposto de que a exploração de situações reais, nas quais seja possível identificar a importância da Ciência nos avanços da Tecnologia e desta na Sociedade, constitui um recurso muito rico e apropriado do ponto de vista didático, para a compreensão dessa Interdependência. O instrumento de avaliação, utilizado como pré-teste e pós-teste, foi construído a partir das questões do questionário COCTS (Cuestionario de Opiniones sobre Ciencia- Tecnología-Sociedad), diretamente relacionadas com a questão em estudo e que melhor podiam avaliar em que medida os objetivos da Unidade didática desenvolvida foram alcançados. Ambos os testes foram aplicados no grupo experimental (GE) e no grupo de controlo (GC), na mesma altura, tendo sido desenvolvida a Unidade Didática, entre os dois momentos de aplicação, no caso do Grupo Experimental. Foram incluídas no pré-teste e pós-teste as questões 10411 e 30111 1 que a seguir se transcrevem. 10411 A ciência e a tecnologia estão estreitamente relacionadas entre si: A. porque a ciência é a base dos avances tecnológicos, mas é difícil ver como é que a tecnologia poderia ajudar a ciência. B. porque a investigação científica conduz a aplicações práticas tecnológicas, e as aplicações tecnológicas aumentam a capacidade para fazer investigação científica. C. porque apesar de serem diferentes, atualmente estão tão estreitamente unidas que é difícil separá-las. 1 COCTS PIEARCTS Forma 1 M.A. Manassero, Á. Vázquez, J. A. Acevedo & M. F. Paixão 3
D. porque a tecnologia é a base de todos os avances científicos, ainda que seja difícil ver como é que a ciência pode ajudar a tecnologia. E. Ciência e tecnologia são mais ou menos a mesma coisa. 30111 Qual dos seguintes diagramas representaria melhor as interacções mútuas entre a ciência, a tecnologia e a sociedade? (As setas simples indicam uma única direcção para a relação e as duplas indicam interacções mútuas. As setas mais grossas indicam uma relação mais intensa que as finas e estas mais que as tracejadas; a ausência de seta indica inexistência de relação). A) Ciência Tecnologia Sociedade B) Tecnologia Ciência Sociedade C) Ciência Tecnologia Sociedade D) Ciência Tecnologia Sociedade E) Ciência Tecnologia Sociedade F) Ciência Tecnologia Sociedade G) Ciência Tecnologia Sociedade A formulação das questões baseia-se num Modelo de Respostas Múltiplas que permite uma maior fiabilidade, fidelidade e sensibilidade nos resultados obtidos, bem como uma avaliação qualitativa e quantitativa das atitudes a estudar (Vázquez & Manassero, 1999; Vázquez, Manassero & Acevedo, 2006a). A classificação (feita por especialistas) das respostas em categorias (Adequadas, Plausíveis e s) e o cálculo de índices atitudinais normalizados entre [-1,+1], a partir dos valores obtidos na escala direta, foi feita de acordo com o que se apresenta na Tabela e na. Tabela - Questões do questionário COCTS incluídas no pré-teste e pós-teste e respetiva categoria Tema Sub-tema Questões Categoria Ciência e Tecnologia Interdependência F1_10411A F1_10411B Adequada 4
F1_10411C Adequada F1_10411D F1_10411E Plausível F1_30111A F1_30111B F1_30111C Influência triádica Interação C-T-S F1_30111D F1_30111E Adequada F1_30111F Adequada F1_30111G Tabela - Correspondência entre a pontuação das respostas e o índice atitudinal normalizado entre -1 e +1 em função da categoria das afirmações Grau de acordo Escala direta Categoria Nulo Quase nulo Pontuações diretas das respostas Baixo Parcial baixo Parcial Parcial alto Alto Quase total 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Índice Atitudinal normalizado Adequada -1-0,75-0,5-0,25 0 +0,25 +0,5 +0,75 +1 Plausível -1-0,5 0 +0,5 1 +0,5 0-0,5-1 +1 +0,75 +0,5 +0,25 0-0,25-0,5-0,75-1 Tanto o grupo experimental (75 alunos) como o grupo de controlo (26 alunos) eram constituídos por alunos do 9º ano de escolaridade, com idades compreendidas entre os 15 e os 16 anos. Total Sobre a Unidade didática Na Unidade didática é proposta a análise de dois documentos: O primeiro Documento é um texto que descreve o período de ascensão e desertificação da Mina de S. Domingos (Figura ), uma aldeia da margem esquerda do Rio Guadiana cuja história está intimamente ligada à atividade mineira. Figura - Cais e Central Termoeléctrica da Mina de São Domingos (Alves, sem data) O local tem uma longa tradição mineira que remonta aos fenícios e cartagineses e, depois destes, aos romanos. O seu principal objetivo era a extração de prata, ouro e cobre, tendo durante mais de cem anos sido retirados milhões de toneladas de minério. 5
No seu período áureo, e apesar das más condições de trabalho, quase duas mil pessoas trabalharam nesta mina. Estas condições são descritas na monografia de Felicidade Jacques (1947) do seguinte modo: o gasómetro ilumina-lhes os caminhos na contramina; o chapéu protege-lhes a cabeça de qualquer pedra de minério que lhes possa cair em cima. ( ) A água-forte estraga-lhes, corta-lhes a roupa e a pele. Muitos têm os pés gretados quando não é também as costas com queimaduras. Gastam por mês um par de alpergatas 2. ( ) Nos pisos onde o ar é irrespirável, já pela escassez já pelas poeiras, facilitam o uso de máscaras: flanela ou lã talhada em forma de funil, adapta-se à cara de modo a resguardar as vias respiratórias e facilitar assim tanto quanto possível a purificação do ar. Dum e doutro lado elevam-se montes de cumes recortados, vestidos de terra amareloenxofre. A atmosfera parece carregada de gaz sulfuroso. O cheiro é também característico são os fumos das enormes chaminés de ambas as fábricas que vêm espalhar-se por toda aquela região. Não se vê um único vegetal em qualquer época do ano, todas as plantas morrem queimadas pelo gaz, que dá uma cor característica à região. O minério após extraído da contramina é conduzido em vagões para este lugar. Aqui, uma parte é triturada, e depois segue pelo rails para o porto do Pomarão, donde navios o transportam para diferentes países, sendo em maior escala para Inglaterra. Outra porção é aproveitada no fabrico do enxofre e cobre. No início do século XX, começaram a surgir problemas de rentabilidade, principalmente devido à diminuição do teor em cobre do filão. Para aumentar a produtividade, foi construída, em 1930, a fábrica de enxofre. Esta era alimentada por uma central térmica, da Mina. Seja por esgotamento do filão, seja por erros de gestão, o certo é que em 1965 cessa a exploração, em 1967 a corta está alagada, em 1968 é despedido o último trabalhador e a Mason & Barry declara falência. O encerramento da mina provocou um êxodo para a grande metrópole, deixando para trás uma aldeia poluída (e deserta), uma herança ambiental que afetará muitas gerações vindouras. As fotografias da Figura, da Figura e da Figura mostram algumas das zonas mais significativas, agora abandonadas, da Mina de S.Domingos. Figura - Moitinha, Estação de britagem Figura - Chapéu de ferro e corta da Mina de São Domingos Figura - Fábrica de enxofre da Achada do Gamo O segundo Documento é um artigo de divulgação científica (Candeias & Mirão, 2007) que alerta para as consequências ambientais das minas metalíferas abandonadas, como é o caso da Mina de São Domingos, que se encontram, na maioria dos casos, a céu aberto, estando deste modo expostas a intempéries, o que possibilita a contaminação de águas, sedimentos, solos e vegetação, provocada pela dispersão e subsequente acumulação de elementos químicos tóxicos, nomeadamente metais pesados. O documento faz referência a dois projetos financiados pela FCT Retenção de metais poluentes por minerais secundários em minas abandonadas: o exemplo da Mina de S. Domingos (coordenado pelo Centro de Geofísica de Évora) e GERMINARE Geoquímica e Remediação de Minas abandonadas e Regiões Envolventes (coordenado pelo Centro de Química de Évora). O primeiro tem como objetivos 2 sapatos 6
essenciais, identificar os minerais secundários que resultam da alteração química dos minerais e das escórias metalúrgicas e os processos que permitem a alguns desses minerais reter metais pesados poluentes. Espera-se que os resultados possam contribuir para melhorar a nossa compreensão dos mecanismos de dispersão de poluentes nestes ambientes geoquímicos. O projeto GERMINARE, tem como objetivo avaliar os impactos ambientais de diversas minas abandonadas no Alentejo, e aprofundar o conhecimento dos processos que ocorrem nestes sistemas, através de uma caracterização biogeoquímica detalhada das áreas mineiras e das suas envolventes. Este projeto tem como objetivo último a implementação de estratégias de remediação destas áreas através do desenvolvimento de tecnologias sustentáveis de fitoremediação dos solos com recurso a plantas acumuladoras e tolerantes e de bioremediação das águas de escorrência com recurso a processos biotecnológicos. A análise dos dois documentos, em contexto de sala de aula, foi realizada através do debate entre os alunos, em torno das seguintes questões: A- De que modo a Tecnologia influencia a Sociedade? B- A Tecnologia influencia a investigação científica? C- As descobertas científicas influenciam os avanços tecnológicos? D- De que forma a Sociedade é influenciada pelos avanços científicos e tecnológicos Resultados e Conclusões Através das questões incluídas no pré-teste e no pós-teste, pretendia-se verificar se a compreensão por parte dos alunos acerca da NdCeT se alterava após a implementação em sala de aula das atividades propostas na Unidade didática aqui apresentada. As duas questões incluídas no pré-teste e pós-teste dizem respeito à Interdependência entre a Ciência e a Tecnologia e à Interação Ciência-Tecnologia- Sociedade. Os resultados foram analisados através do cálculo do Índice Atitudinal Médio (IAM) nas respostas dos dois grupos de alunos a cada uma das frases das duas questões que integravam o pós-teste e o pré-teste. No gráfico da Figura, estão representados os valores do IAM, obtidos no pré teste e no pós-teste para os dois grupos, em cada uma das frases da Questão F1_10411. Figura Índice Atitudinal Médio obtido nas frases da questão relativa à Interdependência entre a Ciência e a Tecnologia Como se pode verificar, os valores do IAM, obtidos no pós-teste são bastante mais positivos para o GE do que para o GC, em todas as frases. Essa diferença poderá atribuir-se aos efeitos da implementação da Unidade didática, pois também se verifica através dos valores representados no Gráfico que os valores de IAM obtidos no pré-teste são muito semelhantes nos dois grupos. 7
No gráfico da Figura estão representados os valores do IAM, obtidos no pré teste e no pós-teste para os dois grupos, em cada uma das frases da Questão F1_30111. Figura Índice Atitudinal Médio obtido nas frases da questão relativa à Interação Ciência- Tecnologia-Sociedade Tal como na questão anterior, os valores do IAM, obtidos no pós-teste são bastante mais positivos para o GE do que para o GC, em todas as frases, verificando-se resultados muito semelhantes no pré-teste para os dois grupos. No caso desta questão é particularmente significativo que a implementação da Unidade didática tenha tido resultados positivos, pois os dois documentos que constituem a base do trabalho a realizar com os alunos são elucidativos da influência triádica que a Ciência, a Tecnologia e a Sociedade têm exercido entre si, através dos tempos. De uma forma global o IAM é, em ambas as questões, bastante mais positivo no GE após a aplicação da Unidade didática, como se pode verificar através da análise da Tabela. Este resultado mostra uma atitude mais adequada por parte dos alunos do Grupo Experimental relativamente à compreensão da NdCeT. Tabela Médias globais do IAM nas questões Questões Grupo de Controlo Grupo Experimental Pré-teste Pós-teste Pré-teste Pós-teste F1_10411 0,22 0,23 0,22 0,39 F1_30111 0,14 0,16 0,15 0,53 Em conclusão, apesar da reduzida dimensão da amostra, os resultados obtidos parecem apontar para uma melhoria da compreensão da NdCeT e da interação CTS, por parte dos alunos que constituem o Grupo Experimental, após a aplicação da Unidade didática, relativamente aos que constituem o Grupo de controlo. A inclusão nos currículos deste tipo de Unidades didáticas, mostra assim ser um recurso com grandes potencialidades para melhorar a compreensão sobre a Interação CTS. Referências - Abell, S., Martini, M. & George, M. (2001). That s what scientists have to do: preservice elementary teachers conceptions of the nature of science during a moon investigation. International Journal of Science Education, 23 (11), 1095-1109. - Alves, H. (sem data), Minas de S. Domingos, Génese, Formação Social e Identidade Mineira, Mértola: Campo Arqueológico de Mértola. - Candeias, A. & Mirão, J. (2007). Minas Abandonadas um problema sério. Diário do Sul; - Figueiredo, M. & Paixão, F. (2011). Opiniões sobre a natureza da ciência e da tecnologia de estudantes portugueses do ensino superior. In: A. Bennássar Roig; Vázquez, A.; Manassero, M.A. & García-Carmona, A. (Coord.) Ciencia, tecnologia y 8
sociedad en Iberoamerica: una evaluación de la comprensión de la naturaleza de ciencia y tecnología. Madrid: OEI. Pp: 75-85. - Lederman, N.G. (1992). Students and teachers conceptions of the nature of science: A review of the research. Journal of Research in Science Teaching, 29(4), 331-359. - Manassero, M.A., Vázquez, A. y Acevedo, J.A. (2004). Evaluación de las actitudes del profesorado respecto a los temas CTS: nuevos avances metodológicos. Enseñanza de las Ciencias, 22(2), 299-312. - Moss, D.M., Abrams, E.D. y Robb, J. (2001) Examining student conceptions of the nature of science. International Journal of Science Education, 23(8), 771-790. - Ryan, A.G. y Aikenhead, G.S. (1992). Students' preconceptions about the epistemology of Science. Science Education, 76(6), 559-580. - Vázquez, A. e Manassero, M.A. (1999). Response and scoring models for the Views on Science-Technology-Society Instrument. International Journal of Science Education, 21(3), 231-247. - Vázquez, A., Manassero, M. A. & Acevedo, J. A. (2006a). An Analysis of Complex Multiple Choice Science-Technology-Society Items: Methodological Development and Preliminary Results. Science Education, 90(4), 681-706. - Vázquez, A., Manassero, M.A. y Acevedo, J.A. (2006b). Aplicación del cuestionario de opiniones CTS con una nueva metodología en la evaluación de un curso de formación CTS del profesorado. Tarbiya 37, 31-66. Apoios: Centro de Investigação Didática e Tecnologia na Formação de Formadores, Universidade de Aveiro, Portugal Centro de Química, Universidade de Évora, Portugal EANCYT-Proyecto de Investigación EDU2010-16553 financiado por una ayuda del Plan Nacional de I+D del Ministerio de Ciencia e Innovación (España). 9