Durante as últimas décadas várias são as pesquisas e as propostas apresentadas a fim de superar as dificuldades que estudantes têm demonstrado na aquisição do conhecimento científico, dificuldades estas oriundas de vários fatores: conhecimentos prévios adquiridos pela vivência e características das aulas escolares de ciências são algumas delas (AMADEU; LEAL, 2013). Somado a isto, em um contexto de pleno desenvolvimento tecnológico, o principal instrumento de trabalho do professor continua a ser o livro didático (SANGIOGO, 2010). Segundo este mesmo autor, após o estabelecimento dos PCN´s, houve uma crescente mudança na forma de abordagem dos conceitos e conteúdos nos livros didáticos, com maior uso de imagens, ilustrações, gráficos e esquemas em tais materiais. Porém acreditamos que na maioria dos casos apenas o uso de imagens estáticas não contribuem para melhor entendimento dos conceitos abstratos, uma vez que muitos destes pressupõem movimento, por exemplo, de determinadas entidades submicroscópicas, sendo por isso importante que o aluno possa visualizar tais movimentos.
No ensino de Ciências, por muitas vezes, o professor precisa mobilizar vários dos seus saberes para propor estratégias pedagógicas que visam explicitar ao estudante o funcionamento de modelos científicos para o entendimento de determinado fenômeno. Logo após definir o seu objetivo didático ele deve então propor uma modalidade didática. De acordo com Krasilchik,
São modalidades didáticas aulas expositivas, discussões, debates, aulas práticas, jogos, projetos, filmes, demonstrações, etc., e sua escolha dependerá do conteúdo e dos objetivos selecionados, do grupo de alunos a que se destina, do tempo e dos recursos disponíveis, assim como a epistemologia do professor (KRASILCHIK 1996, p. 78).
Portanto, ao se deparar com conceitos altamente abstratos o professor deve propor uma modalidade didática condizente com a aprendizagem dos mesmos, de forma a possibilitar ao estudante não apenas o entendimento, mas, também, a percepção do caráter transitório deste conhecimento. O professor, de posse de sua estratégia, deve lançar mão de sua capacidade de mediação neste processo, seja na interpretação de uma imagem do livro didático, software educacional, artigo de revista, texto disponibilizado pela Internet ou outro meio que se utiliza de esquemas, fotografias, representações de estruturas submicroscópicas etc. (SANGIOGO, 2010). Neste sentido as estratégias que usam aplicativos de visualização podem se tornar viáveis na medida em que tornam visíveis as representações de modelos explicativos acerca de diversos fenômenos naturais, com a importância da mediação exercida pelo professor e da capacidade do aluno em entender tais explicações (TERUYA et al, 2013). Gilbert et al apud Teruya et al (2013) defendem que a visualização é fundamental para, por exemplo, o ensino de Química, quando se considera a necessidade de conhecimento dos modelos já produzidos pelas Ciências. Para Giordan e Góis (2004), também se referindo a esta disciplina científica em específico, destacam que as dificuldades de aprendizagem da mesma são oriundas de sua natureza particulada, abstrata e simbólica.
A constante modernização da computação gráfica tem permitido aos cientistas visualizar estruturas e processos por meio de imagens de computador e, inevitavelmente, tal estratégia chega às salas de aula. Assim, o uso do computador pode oferecer oportunidade aos professores para tirarem proveito de imagens
dinâmicas utilizadas para representar aquilo que muda no tempo e no espaço, mas não é diretamente observável (PLOETZNER, 2009 apud AMADEU; LEAL, 2013). A título de exemplo podemos citar o modelo cinético dos gases e o fluxo de elétrons no interior de uma pilha.
Dentre estas representações, podemos citar o papel das simulações e das animações. Assim, diferenciando animações de simulações podemos dizer que:
Animações computacionais são geradas a partir de aplicativos gerais de edição gráfica, sem necessariamente atribuírem valores empíricos de propriedades das substâncias e intencionam enfatizar determinadas características superficiais macroscópicas ou microscópicas sem obedecer escalas de tempo ou tamanho. Já as simulações computacionais são geradas a partir de aplicativos específicos para estudo de propriedades de substâncias (...). Para realizar estas simulações são utilizados valores teóricos ou empíricos (...) (GIORDAN; GÓIS 2004, p.46).
Portanto nas animações o estudante não manipula diretamente o objeto de aprendizagem ao passo que nas simulações esta manipulação de dados é possível.
Com relação às simulações, estas promovem maior envolvimento do estudante em uma atividade (OLIVAL, 2011) e fornecem uma oportunidade de manipular um sistema e/ou processo, oferecendo aos estudantes as condições para descobrir as propriedades de um modelo através de análise dos dados disponíveis (AMADEU; LEAL, 2013). O uso de simulações possibilita melhor compreensão de alguns fenômenos físicos, já que permite incluir elementos gráficos e de animação em um mesmo ambiente (AMADEU; LEAL, 2013). Portanto,
As simulações permitem aos investigadores ver a evolução de um processo ou um sistema ao longo do tempo e realizar operações impossíveis na vida real, como a alteração das condições temporais, acelerando ou abrandando o processo, ou sistema em estudo, ou em alterar as distâncias entre os objetos em análise (tanto em termos macroscópicos como na evolução de sistemas planetários como, num outro extremo, no movimento de partículas subatômicas) (OLIVAL 2011, p.13).
Uma simulação bastante utilizada nas aulas de Biologia é a construção da molécula de DNA utilizando kits com representações de vários tipos (bola e vareta, encaixe). Em tal simulação, o aluno manipula a construção do modelo de dupla hélice e pode, assim, visualizar as interações entre as bases nitrogenadas. Nota-se aqui a necessidade de aprofundamento e de relação entre as situações de
simulação e o diálogo com a teoria, de forma que o estudante possa entender os aspectos mais profundos da transmissão das características genéticas.
No que concerne ao uso das animações, considera-se que as mesmas são bastante úteis quando se quer apresentar ao estudante modelos que, para serem entendidos corretamente, requerem movimento. É o caso, por exemplo, da ação das polimerases ao longo do DNA (MENDES, 2010). O uso desta se torna uma vantagem quando comparada ao livro didático, uma vez que este apresenta imagens estáticas e as sequências dos eventos devem ser animadas pelo imaginário do estudante, o que pode mais dificultar do que facilitar o entendimento. Já com o uso das animações, o estudante pode direcionar seus esforços ao entendimento do conceito ao invés de se esforçar em demasia na criação de uma representação mental (MENDES, 2010). Neste sentido, o uso das animações traz várias vantagens com relação à aprendizagem de vários conceitos abstratos relacionados às Ciências Naturais como, por exemplo, a interação intermolecular na Química, a interação enzima substrato na Biologia e o princípio da inércia na Física.
Em ambos os casos o papel do professor, como já mencionado anteriormente, é de intermediador do conhecimento. É ele quem irá mediar o contato entre aluno e objeto de aprendizagem, potencializando o uso das simulações e das animações como recurso pedagógico. É ele, também, quem irá selecionar o devido recurso para uso em sala de aula, avaliando as suas potencialidades e seus limites para tal. É papel do professor, então, conhecer a fundo a simulação e/ou animação da qual lançará mão em sua prática, buscando melhor entendimento por parte do aluno referente ao conceito abstrato do qual o recurso pedagógico trata. De posse deste conhecimento, o docente pode realizar as interferências necessárias no sentido de contribuir para um aprofundamento do conceito e da explicação dos mais diversos fenômenos, não contribuindo assim para o estabelecimento de obstáculos epistemológicos e sim com o intuito de expurgá-los. Para isto, o mesmo deverá mobilizar diversos saberes, saberes estes que deverão fazer parte da reflexão do professor acerca da sua prática.
8 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Apresentamos aqui os resultados obtidos pela investigação realizada no referido período e as contribuições do projeto para a formação continuada dos professores. Para tanto, estruturamos o capítulo da seguinte maneira: primeiramente abordaremos as concepções que os professores trazem com referência às atividades práticas e os objetivos que os mesmos priorizam durante o desenvolvimento de tais atividades. Na sequência, levantamos e discutimos suas concepções sobre a relação entre fatos e os modelos científicos e como estes podem entravar ou potencializar a aprendizagem dos estudantes. Analisaremos então três proposições que apresentamos no projeto de formação com o intuito de contribuir para a prática pedagógica dos professores. Na primeira proposição, discutiremos a contribuição das animações e simulações com a finalidade de relacionar os fenômenos observados nas atividades práticas aos modelos explicativos para tais fenômenos. Em seguida, analisaremos como a modelagem pode contribuir para o processo de formação continuada docente e finalizamos com a análise de como episódios da história da ciência contribuem para a clarificação de termos relacionados a aspectos didático-metodológicos, no sentido de proporcionar condições aos professores de analisar mais criticamente os materiais didáticos disponíveis.
8.1 CONCEPÇÕES DOS PROFESSORES ACERCA DAS ATIVIDADES