Ensino Experimental de Ciências em Ambiente não Formal

Introdução

     Os museus e os centros de ciências são locais destinados ao encantamento de seus visitantes e servem ao estímulo do gosto e da curiosidade pelo saber científico. Em geral, recebem crianças e jovens, mas adultos também são frequentemente bem-vindos nesses ambientes. Esses espaços se multiplicam em diversas instituições universitárias brasileiras, embora ainda estejamos longe de alcançar o completo domínio do potencial de aproveitamento dessas estruturas, tal qual já acontece em outros países. Com raras exceções, nossos centros e museus de Ciências são ainda modestos e mantidos com financiamento institucional, enquanto em outras nações são autossustentáveis e recebem milhares de visitantes diariamente (SEDGHI; BURN-MURDOCH, 2012). Não é de se estranhar o estágio que alcançaram quando consideramos, por exemplo, que o Museu de Ciências de Londres (www.sciencemuseum.org.uk), um dos mais famosos, foi fundado no longínquo ano de 1857. Em geral, o desenvolvimento dessa área no Brasil só ocorreu a partir dos anos

     Em museus de Ciências, a interatividade com o usuário tem sido estimulada por meio de ferramentas como os substantivo inglês que define objetos ou coleção de objetos em exposição Museus são tradicionalmente divididos em setores e exposições temáticas mediante dioramas, isto é, representação artística simulando realisticamente o cenário natural para exposição, em geral contemplativos, como ocorre no Museu de História Natural de Nova Iorque (www.amnh.org). Entretanto, para fins instrucionais, a contemplação parece não alcançar plenamente o objetivo adicional de demonstrar a existência de um conceito, lei ou fenômeno científico. Para isso, o usuário precisa manipular e interagir, tornando os exhibits “experimentos”, em que a máxima “é proibido não mexer” tem sido adotada como lema; assim acontece no Museu Participativo de Ciências de

Buenos Aires (www.mpc.org.ar) e na Seara da Ciência (www.seara.ufc.br) de Fortaleza, local onde o presente estudo foi desenvolvido.

     Embora também possam abrigar estruturas relacionadas à educação esses espaços são geralmente concebidos como ferramenta para a educação não formal. Para escolas da Educação Básica, especialmente nas públicas, Centros e Museus de Ciências podem suprir, em muitos casos, a ausente ou deficiente estrutura de laboratórios para o ensino de Ciências. Nesse sentido, a estrutura desses ambientes serve como suporte pedagógico, e o arsenal didático disponível nos Centros e Museus de Ciências deve ser explorado pelos professores de acordo com suas necessidades curriculares. Como abordado por Vieira e colaboradores (2005), o aproveitamento escolar depende da prévia análise desses espaços e dos conteúdos neles presentes. Entretanto, a cultura de utilização sistemática desses ambientes não formais voltada ao ótimo aproveitamento conceitual também não está totalmente disseminada em nossas escolas. Partindo desses argumentos, o presente estudo teve como premissas a ideia de que o “experimentar” em Ciências é útil ao aprendizado e que o ambiente no qual o ensino acontece influencia a integração e o desenvolvimento dos alunos com os conteúdos escolares. O espaço de um Museu de Ciências seria adequado para realizar essa mistura, reforçando a noção de que, quando bem direcionado, pode ser um aliado das instituições escolares.

Descrição das atividades

     As atividades foram desenvolvidas ao longo do primeiro semestre letivo de 2014 como parte do projeto do Edital Novos da Universidade Federal do Ceará (UFC). Uma vez por semana, foram realizadas oficinas de Ciências com turma de alunos do 2º ano do Ensino Médio de uma escola previamente selecionada da Rede Pública. Os temas das oficinas foram sincronizados com a rotina escolar, e os procedimentos não se configuraram como repetições das aulas teóricas ou experimentos práticos para comprovação óbvia dos conceitos/teorias.

     Cada oficina foi realizada em turnos de quatro horas para discussão de fenômenos e curiosidades ligados à Física, Química ou Biologia, uma disciplina por vez. Como filosofia do programa Novos Talentos da CAPES, em concordância com a escola, as oficinas foram realizadas em turno distinto do horário letivo dos alunos e tiveram caráter prático. Foram utilizados espaços educacionais alternativos na execução dos experimentos. Priorizamos a aplicação de modelos lúdicos, criativos e inovadores, tentando estabelecer as conexões entre os conteúdos curriculares da Educação Básica. O uso de equipamentos não foi considerado prioritário, exceto a utilização de vidrarias, balanças e termômetros. Demais materiais foram de uso geral e de fácil acesso doméstico. Foram incluídos exercícios de leitura e interpretação de textos para promoção da comunicação oral e escrita, assim como buscamos estimular o raciocínio lógico e a aplicação de cálculos.

Diagnósticos iniciais da turma de alunos

     A escolha da escola foi baseada em dois critérios: a nota registrada no mais baixa que o ideal projetado, e a proximidade à Seara da Ciência, a fim de facilitar o deslocamento dos alunos no trajeto entre escola/residência e Seara da Ciência. Inicialmente, solicitamos mediante questionário que os alunos indicassem a frequência de uso do laboratório na escola, e os dados da Tabela I revelam a raridade dessa utilização. Chama a atenção a ocorrência discrepante entre relatos de frequência semanal indicada por dois dos discentes, considerando que todos os estudantes aqui incluídos são da mesma escola e do mesmo ano escolar. Importante citar que, ao observamos o campo “comentários espontâneos” do questionário de um desses dois alunos, encontramos a seguinte afirmação: “acho bom ter, pois não ficamos só na teoria e vemos como acontecem os experimentos”. Considerando eventual dificuldade dos estudantes na interpretação da pergunta, revelada durante as abordagens destinadas à interpretação de textos, talvez a afirmação acima revele que sua resposta não foi a realidade vivida, mas aquilo que ele considera ideal, em especial quando usa a expressão “acho bom ter”.

     Também avaliamos a frequência de uso do laboratório por meio de questionário aplicado aos professores de Ciências da escola. A maioria (quatro de seis) indicou usar o laboratório semanalmente; dos dois restantes, um afirmou que usa quinzenalmente, o outro raramente utiliza o espaço. Deve ser considerado que o uso de laboratório por parte dos docentes não se destina a uma única turma da escola, tampouco eles atuam exclusivamente no ambiente laboratorial, devendo cumprir carga didática regular em sala de aula. Além disso, ressalte-se que, no caso dos alunos, a pergunta foi aplicada no início do ano letivo, quando, provavelmente, alguns já teriam vivenciado alguma atividade prática – outros, talvez não. Deve ser destacado o fato de que a escola parceira, incluída no presente relato, recebeu investimentos da Secretaria da Educação do Estado para equipar o laboratório de Ciências apenas no final do ano letivo anterior. Em conjunto, esses fatos podem estar relacionados às discrepantes frequências relatadas pelos alunos.

Quadro Frequência de atividades vivenciadas pelos alunos no laboratório de ciências da escola

Fonte: Elaborado pelos autores.

     Outro aspecto interessante obtido na resposta destacada acima é a sentença “vemos como acontecem os experimentos”. Podemos extrair do relato dos alunos o aspecto descritivo das atividades escolares: “na escola os professores procuram nos orientar como fazem os processos, mas lá ainda é muito teórico”. Essa, na realidade, é crítica frequente para o ensino experimental de Ciências, especialmente quando ele assume papel meramente ilustrativo e limitado à comprovação do conhecimento teórico abordado em sala de aula, numa espécie de revelação da “verdade”. Nesse perfil, tende-se claramente a empacotar o ensino, limitando os limites de atuação dos alunos, obstaculizando a emancipação de sua criatividade inata: “em nossa escola, nós não podemos fazer todos os experimentos”, dizem eles. Pode ser que a concepção da experimentação oferecida a esses estudantes na instituição de ensino esteja limitada pela formação prévia do professor, a qual se esgota nos conceitos que eventualmente considera em sua margem de segurança e domínio.

     A logística escolar parece ser fator importante do problema, aspecto destacado na seguinte afirmação de um estudante: “por ser muita gente e o laboratório não suportar uma sala inteira de uma vez, se torna difícil de ir e de se organizar” (sic). Outra limitação também apontada no relato de um dos estudantes é sobre recursos humanos: “na escola, os professores não têm muita ajuda e na Seara sempre tem uma pessoa para ajudar. Deve ser essa uma das causas que levam os professores a não querer dar aulas práticas na escola” (sic). Sozinho, o educador precisa conciliar o ensino teórico e prático, o que parece distanciá-lo dessa atividade, digamos, altruísta. O tempo disponível na escola parceira para execução de atividades experimentais seria outro fator importante. Pelos relatos, as aulas de laboratório na instituição ocorrem em tempo similar ao da aula teórica (cerca de 50 minutos), o que nos parece insuficiente para alunos de 2º ano do Ensino Médio, em especial se considerarmos a necessária dedicação deles aos procedimentos experimentais que tenham múltiplos e complexos objetivos, por exemplo, em domínios procedimentais, atitudinais ou conceituais (HODSON, 1994). Com base em Dourado (2006), o ensino de Ciências parece ficar incompleto se não estiver incluída alguma atividade em laboratório.

Intervenções da seara da ciência enquanto espaço de educação não formal

     Apesar de a questão do tempo inadequado para realização das atividades ser relativa, deve ser destacada a necessidade desse parâmetro em certos fenômenos, especialmente os biológicos. Conforme descrito anteriormente, o tempo destinado à realização das atividades aqui relatadas foi de quatro horas em cada sessão, portanto bem maior que aquele regularmente disponível aos professores da escola. Tal aspecto é importante e refere-se ao fato de que a ideia primária dessas atividades não é a de rejeitar a sistemática escolar, mas complementá-la por meio da educação não formal, aquela que ocorre mediante a adoção de atividades extraclasse. Conforme descrito por Ovigli (2011), o caráter não formal permite maior liberdade na seleção e organização de conteúdos e metodologias, ampliando as interdisciplinaridades e a contextualização do currículo praticado nas escolas. Assim, essas atividades foram realizadas de forma não hierárquica, participativa e investigativa.

     Os espaços utilizados foram os laboratórios de ensino da Seara da Ciência, porém não ficaram restritos apenas a ambientes internos, haja vista terem sido incluídos também outros espaços, como um bosque localizado nas proximidades dos laboratórios (Figura 1). Foi possível, então, explorar todas as modalidades, entre trabalhos práticos, laboratoriais, experimentais e de campo (DOURADO, 2006).

Figura Trabalho de campo na atividade de classificação dos seres vivos

Fonte: O próprio autor.

     Como descrito, um dos nossos objetivos foi elaborar atividades práticas sincronizadas com o 2º ano do Ensino Médio. Dessa forma, os assuntos abordados foram previamente distribuídos de acordo com orientações obtidas diretamente do planejamento didático da escola de origem dos alunos participantes. Em Biologia, foram discutidos temas como os seres vivos, o método pelo qual são classificados e o porquê da classificação. Foram abordados também os domínios Eukarya e os reinos Plantae (briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas), (protozoários, algas, fungos inferiores e liquens) Monera e Fungi (fungos superiores). No desenvolvimento de todas as atividades, estimulou-se o trabalho em equipe e o pensamento investigativo e questionador. Recursos materiais simples foram empregados, tais como caixas de sapato e de fósforo, tampas de garrafa, grãos de feijão e lupas de escritório. As tarefas mostraram-se plenamente realizáveis na escola, os textos trabalhados fomentaram a discussão acerca do tema proposto e as discussões em grupo motivaram tanto a capacidade argumentativa quanto o trabalho coletivo dos alunos.

     Em Física, realizaram-se duas atividades: a primeira foi inspirada na prova experimental aplicada a alunos do 9º ano da Olimpíada Brasileira de Física do ano de 2009, mas com algumas modificações. Entregamos aos estudantes alguns desenhos de várias circunferências (Figura 2) e réguas desenhadas em tamanho real no papel. Os discentes também tiveram de realizar uma série de procedimentos, medindo todas as circunferências, sendo o principal objetivo calcular a razão entre o perímetro de um dado círculo e o seu diâmetro, ou seja, determinar o valor de π. Nessa atividade em particular, os alunos demonstraram grande dificuldade em formular e organizar suas ideias, sendo que apenas um alcançou a conclusão esperada. Por meio desse exercício, puderam perceber a diferença entre a atividade meramente ilustrativa e a experimentação real, em que a observação, o raciocínio e a criatividade são elementos essenciais para o despertar de ideias que levem à resolução dos problemas propostos. O resultado foi uma segunda atividade, que consistiu no emprego de esferas de aço, um tubo longo de plástico, xampu, detergente e réguas. Desta vez, sem a dificuldade peculiarmente observada na anterior, ficou evidente que o entendimento dos alunos a respeito do método científico melhorou. Pelos seus relatos, melhoras ocorreram nos “resultados de meu desempenho nas disciplinas”, no “ânimo para as aulas de Física” e na “atenção e forma de pensar nas aulas... me deixou mais argumentativo”.

Figura Parte do material experimental disponibilizado para cálculo da razão comprimento/diâmetro da circunferência, de acordo com a prova experimental aplicada a alunos da 8ª série (9º ano) na Olimpíada Brasileira de Física de 2009

Fonte: Elaborada pelos autores.

     No primeiro encontro sobre Química, temas como o uso de vidrarias e de equipamentos básicos como balanças foram abordados, além de algumas regras de segurança, momento em que cada aluno recebeu um dos itens mais importantes utilizados no laboratório: o jaleco. Outras discussões envolveram conteúdos sobre soluções químicas, mantendo-se a sistemática de trabalhar com materiais acessíveis – como álcool comum, óleo vegetal, sal de cozinha, mel, corantes alimentícios, dentre outros –, o que permitiu tratar de conceitos de solubilidade, densidade e tipo de misturas, todos importantes para o estudo de soluções.

     Notou-se que muitos desconheciam as vidrarias e suas utilidades. A proposta previa que o estudante executasse “com as próprias mãos” os procedimentos experimentais. Muitos podem considerar que a manipulação de vidrarias e a técnica de pipetagem pouco importam ao aluno de Ensino Médio, especialmente quando se prioriza a forma meramente tecnicista na aprendizagem baseada na experimentação (PEREIRA, 2010). Buscamos, entretanto, oferecer atividades dinâmicas e investigativas, em que o estudante não se limitasse à observação ou à manipulação de vidrarias ou materiais, mas que abrangesse a resolução de problemas pela experimentação. As reflexões diante dos relatos de colegas nas discussões em grupo, com ponderações e explicações dos instrutores, características de uma investigação científica, e o processo de avaliação por pares se constituem em arremedo daquilo que é genuinamente adotado nos mais avançados centros de investigação científica.

Repercussões na escola

     Em nossos objetivos primários, esperava-se formar grupos de alunos incentivadores da prática experimental na própria escola. Ao fim do semestre letivo, analisamos se isso foi alcançado de duas formas: por meio do relato dos estudantes e por questionário aplicado aos professores. Em seu relato, um discente afirmou que “nossa vivência está ótima... graças às aulas que tivemos, os professores, e até o diretor, estão confiando mais e até pediram para nós marcarmos uma aula para mostrarmos e repassarmos o que estamos aprendendo”. Em outro depoimento, encontramos a seguinte informação: “como eu faço parte do Clube de Ciências, tento pôr em prática o que aprendo aqui no laboratório escolar. Sempre com o auxílio de algum professor, tentamos fazer algumas experiências que aprendemos aqui”. O texto ressalta o aspecto motivacional da presente iniciativa, cujo impacto inclui a reativação do Clube de Ciências na escola.

     A informação acima foi confirmada posteriormente pelo questionário preenchido pelos professores da instituição escolar. A abordagem foi feita de forma simultânea e cega, isto é, os docentes não tinham conhecimento daquilo que os alunos estavam respondendo, assim como os estudantes também não conheciam o teor dos questionamentos destinados aos professores. Deles, queríamos saber se a participação do grupo de alunos em nossas atividades repercutia de alguma forma na escola: “esses alunos atuam como monitores nas aulas práticas de laboratório e desenvolvem um projeto de um insetário”, relata um dos professores. Outro chega a afirmar: “alguns se ofereceram para serem monitores”. Em outro relato de professor, nota-se que “o fato de que esses alunos apresentam melhora em seu aprendizado acabou servindo de incentivo e exemplo para os demais alunos, o que para a rotina em sala de aula foi muito proveitoso”.

Conclusão

     O presente trabalho mostra como a parceria entre um espaço concebido como Museu de Ciências e uma instituição pública de Ensino Médio contribui para o avanço da qualidade do ensino de Ciências, ao mesmo tempo em que é possível identificar certas dificuldades em adotar o lado experimental dessa área do conhecimento nas escolas. Cabe também entender que a adoção de um ambiente não formal em sincronia com o ensino teórico repercute positivamente no cotidiano, incentiva o desenvolvimento dos alunos e motiva a unidade escolar. Esta pesquisa não se propõe a substituir a sistemática atual no ensino de Ciência nas escolas, mas oferece evidências de que a opção de atividades complementares na área pode ser significativamente útil. Por princípio, as atividades propostas em ambiente experimental devem: ser factíveis, motivar os alunos, estimular a cooperação entre eles, desenvolver suas capacidades de observação, explicar fenômenos e resolver problemas. Fundamentadas nisso, é possível alcançar maior envolvimento discente com a escola, uma vez que melhoram a percepção dos conceitos científicos em sua relação com o cotidiano.

     Ressalte-se, entretanto, a constatação de que há características limitantes. Como atingir a escola como um todo com essa iniciativa? A resposta parece estar localizada no engajamento dos estudantes diretamente envolvidos nas atividades, ao que funcionariam por meio da evocação de efeito multiplicador no envolvimento de outros alunos e dos professores como aliados na iniciativa. Portanto, é óbvia a necessidade de suporte ao docente na escola para que não fique refém da burocrática rotina de cronogramas inertes. Isso se torna evidente à medida que o tempo destinado à realização das atividades é fator essencial. Não se concebe observar eventos, por exemplo, biológicos e determinar que eles ocorram em apenas 50 minutos. É preciso maior liberdade pedagógica nos cronogramas, pois, não bastasse o tempo para que ocorram, são práticas que incluem procedimentos, domínio de habilidades, observações, reflexões, discussões, ponderações e conclusões. Advogamos a difusão das atividades que foram aqui relatadas para as escolas de todo o país. Que autoridades educacionais, diretores de agências de fomento e governantes enxerguem o ensino experimental de Ciências como um aliado valioso do professor, o qual precisa ser e estar motivado, cada vez mais e mais.

Referências

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BIANCONI, M. L.; CARUSO, F. Educação não-formal. Ciência e Cultura, São Paulo, v. 57, n. 4, p. 20, out. 2005. Disponível em: . Acesso em: 29 ago. 2016.

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PEREIRA, B. B. Experimentação no ensino de ciências e o papel do professor na construção do conhecimento. Cadernos da FUCAMP, Monte Carmelo, v. 9, n. 11, 2010. Disponível em: . Acesso em: 07 jan. 2015.

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VIEIRA, V.; BIANCONI, L.; DIAS, M. Espaços não-formais de ensino e o currículo de ciências. Ciência e São Paulo, v. 57, n. 4, p. 21-23, out. 2005. Disponível em: . Acesso em: 07 jan. 2015.

¹⁵ Um dos pioneiros foi o Museu de Ciências e Tecnologia (MCT) da PUCRS, fundado pelo Prof. Jeter Bertoletti ainda na década de 1960. Segundo dados da Associação Brasileira de Centros e Museus de Ciência (2016), maior crescimento ocorre a partir dos anos 1990.

¹⁶ Tradução livre para a definição dada pelo dicionário Merriam-Webster (2016, n. p.): “an object or a collection of objects that have been put out in a public space for people to look at: something shown in an exhibition”.

¹⁷ De acordo com Bianconi e Caruso (2005, p. 20), “a educação formal pode ser resumida como aquela que está presente no ensino escolar institucionalizado, cronologicamente gradual e hierarquicamente estruturado”. Como exemplo, podemos citar a existência do curso de Mestrado em Educação em Ciências e Matemática e o Mestrado e Doutorado em Arqueologia e Zoologia no MCT.

¹⁸ Edital 055/2012 da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).

¹⁹ Índice de Desenvolvimento da Educação Básica (Ideb). Disponível em: .