Análise de uma atividade experimental de Ciências e Tecnologia para as séries iniciais
Silvania Sousa do Nascimento
- Evento
- Encontro de Pesquisa em Ensino de Física ↗ (EPEF)
- Edição
- XVIII
- Ano
- 2002
- Data
- 06/06/2002
- Linha de pesquisa
- Ensino Aprendizagem
- Tipo
- Comunicação
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Texto completo
## ANÁLISE DE UMA ATIVIDADE EXPERIMENTAL DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA PARA AS SÉRIES INICIAS ♦
Silvania Sousa do Nascimento a [silsousa@fae.ufmg.br] a
Departamento de Métodos e Técnicas de Ensino FaE/UFMG
## 1. O DISCURSO EM SALA DE AULA
A elaboração de significados por parte do sujujeito foi à orientação predominante da pesquisa em m Ensino de Ciência até a década de 90 (DUIT & TREAGUST, 1998). Contudo, recentemente, em m respostas às limitações das interpretações cognitivistas do processo de ensino-aprendizagem, vêm-se concretizando a investigação sobre a elaboração de conceitos no contexto das interações discursivas em m salas de aula de ciências e em m espaços não escolares (EDWARDS & MERCER, 1987; LEMKE, 1990; DRIVER et al., 1994; OGBORN et al., 1996; SCOTT, 1998, WEIL-BARAIS & DUMAS-CARRÉ, 1998). Ao procurar responder como as dinâmicas de interação favorecem m e/ou dificultam m a elaboração de conceitos, temos investigado as dimensões discursiva e conceitual em m situações experimentais desenvolvidas em m espaços escolares e não escolares. A pesquisa que desenvolvemos até o momento em m sala de aula permitiu verificar r que existem m alguns indicadores fundamentais para a compmpreensão da dinâmica discursiva e do processo de construção de significados em salas de aula de ciências. Entre eles destacamos, neste artigo, o gênero e o tema .
A análise dos gêneros de discurso em m sala de aula tem m por referência as reflexões de BAKHTIN (1992) de que, apesar de cada enunciado poder ser considerado individualmente, este se constitui em m elos enunciativos mantidos por uma esfera de utilização da língua. A relação entre a linguagem m e a atividade humana desenvolve seus próprios tipos relativamente estáveis de enunciados que se caracterizam m em m gêneros de discurso. Olhar para a sala de aula através desse indicador permite resignificar vários resultados de pesquisa em m que, por exempmplo, limita-se às falas de alunos às estrututuras conceituais alternativas. Muitas dessas estruturas enunciativas caracterizam m uma maneira de falar, do uso de um m gênero de discurso específico pelo aluno em m sala de aula (MORTINER, 1998).
O segundo indicador impmportante para a análise da dinâmica discursiva é o tema. Por tema entendemos o conteúdo do discurso, o sujeito concreto ou abstrato de troca discursiva presente na interação dos "falantes", por exempmplo, um m determinado elemento de um m objeto técnico ou de um m fenômeno. O processo de negociação e identificação do tema em m sala de aula é um m aspecto impmportante para o estabelecimento de um m espaço de intersubjetividade que garanta o entendimento múmútuo. A forma como o professor negocia o tema e o trata, descartando ou não aqueles sugeridos pelos alunos, é tambmbém m um m aspecto impmportante para caracterizar a dinâmica do discurso na sala de aula.
Neste artigo apresentamos alguns resultados de nossa investigação sobre a dinâmica discursiva de alunos de 9 a 12 anos de uma escola fundamental da rede mumunicipal de Belo Horizonte visando à identificação de padrões de interação que caracterizem m tais situações (SANTOS, 2000). A análise tem m como base o estudo das relações entre a dinâmica discursiva e o processo de elaboração de conceitos físicos nas salas de aula, particularmente na presença de um m objeto técnico - um m aeromodelo.
## 2. METODOLOGIA DE COLETA E ANALISE DOS DADOS
A abordagem m metodológica predominante é a análise microgenética, cujo princípio básico é a análise de processos e não de objetos, a interpretação e a explicação e não descrição de compmportamentos. A metodologia de coleta de dados e de análise da produção discursiva de grupos foi transposta de um m quadro teórico sócio-comumunicacional (N(NASCIMENTO, 1999) e é baseada na observação etnográfica da seqüência proposta em m vídeo e áudio. Os dados coletados compmpõem m um m banco de dados que possibilita vários pesquisadores abordarem m um mesmo conjunto de dados segundo diferentes perspectivas de análise, possibilitando a construção de uma visão mumultidisciplinar e mumultidimensional.
A seqüência, aqui apresentada, é nosso primeiro estudo e foi desenvolvida em m uma classe de aceleração de uma escola publica mumunicipal na periferia de Belo Horizonte. O grupo de participantes é compmposto 10 alunos e alunas, de 9 a 12 anos, com m problemas de aquisição da linguagem m escrita considerados num m nível ortográficos. A situação estudada se caracteriza pela presença do monitor externo à escola que orientou a construção e manipulação do objeto técnico assim m como a contextualização de conceitos ligados aos seus princípios de funcionamento.
A seqüência de aproximadamente 5 e meia horas de construção do aeromodelo desenvolvida em m duas seções nos dias 25 e 30 de outubro de 2000 - foi gravada em m VHS e os episódios de explicação e previsão de vôo selecionados para análise. A seqüência foi organizada numa perspectiva dialógica no sentido Bakhtiniano, isto é, a interação de diferentes horizontes conceituais manifestados por "vozes" emergentes na comumunicação verbal e não verbal. Buscamos assim m favorecer a ação direta dos alunos sobre elementos que constituem m o aeromodelo valorizando a previsão e o registro das fases de construção do objeto técnico.
Os dados obtidos foram m transcritos de forma padronizada, incluindo o registro das interações verbais e não verbais entre participantes, de forma a captar não só o que se fala, mas, tambmbém, outros movimentos que constituem m as condições de produção discursiva. Procuramos orientar nossa atenção para as formas de apreensão e utilização da palavra pelos alunos e participantes (professor e monitor) na dinâmica das interlocuções tendo como focos às condições de produção dos sentidos em m circulação e as condições de produção dos espaços de elaboração. Foram m considerados os seguintes aspectos da dinâmica discursiva:
- · a abertura da seqüência na qual o tema é apresentado;
- · a realização de atividades experimental;
- · a discussão de questões propostas pelo grupo com m e sem m a presença do monitor;
- · a discussão final de fechamento das atividades realizadas e das questões discutidas pelo grupo;
Além m dos dados obtidos sobre o movimento discursivo nas seqüências, outras fontes de dados foram m exploradas, tais como, produções dos participantes (registro em m cadernos, desenhos, relatórios finais de projeto, avaliações), cadernos de notas dos observadores e entrevistas. Isto possibilitou uma análise mumultidimensional dos dados que foforam m organizados em m forma de episódios definidos pela análise temática da seqüência observada tomando como referência o processo de interação com m o objeto técnico em m discussão segundo dois critérios: a anatomia do objeto (quadro I) e a analise das tarefas (quadro II).
Dentro dos episódios selecionados, aplicamos instrumentos da análise de discurso para identificar a prática discursiva e saber como os conceitos de física são explorados segundo os indicadores - gênero e tema. Aplicamos tambmbém m uma analise proposicional como feferramenta de microanalise no interior dos episódios o que possibilitou uma aproximação comumunicacional do corpus segundo uma tradição da sociolinguistica (CHARAUDEAU, 1994).
## 3. O ESTUDO DE UM OBJETO TÉCNICO
Podemos dizer que o primeiro estudo sistemático de objetos técnicos do mumundo ocidental foi realizado pelos enciclopedistas do século XVIII. As pranchas registradas na Encyclopédie apresentam m todos os materiais transformados pelo homem m até então: madeira, metais, vidro, fibras vegetais... em m toda sorte de utilização: vestuário, transporte, comumunicação, militar, habitação... Segundo Roland BARTHES (1953, 1972) as pranchas da enciclopédia mostram m algumas características em m contraponto a uma visão social dos objetos técnicos da época: simpmplicidade de construção quase sagrada versus compmplexidade na ornamentação exagerada e acessória para valorizar r o comercio e o consumo; preservação sob forma de um m inventario das técnicas da época versus difusão destas técnicas; fragmentação dos objetos versus compmpletude através do olhar ar externo do usuário. Nos apropriamos do olhar de Barthes sobre esses objetos e o aplicamos como referência para construção de nossa seqüência de ensino.
O primeiro aspecto levantado do objeto técnico é a existência de uma técnica de produção. A técnica pode ser designada pelo conjunto de gestos, procedimentos, artefatos e/ou ferramentas ligados a redes de sistemas de melhoramento e ampmplificação da performance do corpo tanto em m relação ao ambmbiente (TIBON-CORNILLOT, M., 1994) quanto em m resposta a novas demandas sociais. A técnica sempmpre existiu em m conflito com m a ciência, pois ela se
aproxima mais do desejo humano de transformação da realidade (SALDAÑA, 1997) 7) do que de explica-la.
No mumundo moderno a técnica se confunde com m as chamadas ciências aplicadas, incorporando a racionalidade cientifica. Atualmente ela pode tambmbém m ser considerada uma conjunção de jogo de poder, de avaliação e de tomada de riscos. A tecnologia, versão m oderna da ampmpliação do jogo de poder da técnica individual e artesanal, reune objetos e rompmpe com m as regras do jogo pré-estabelecidos - isto é, visa a inovação tecnológica. Encontramos facetas da inovação tecnológica no conjunto de todas as culturas que, em m geral, registradas através de objetos pertecentes à cultura material e remetidos a funções básicas de nutrição e proteção - individual ou coletiva. A cultura contempmporânea cria novas necessidades básicas: comumunicação, comercialização, globalização?
No caso da alfabetização em m tecnologia, o segundo aspecto que abordamos é este aspecto do jogo definido através do planejamento e da escolha do material dentro de um contexto social de utilização. Pretendemos assim m rompmper com m a interpretação do desenvolvimento da técnica e da tecnologia como subproduto das ciências modernas, que historicamente contribui para a desvalorização do ensino tecnológico e do trabalho técnico nas sociedades industrias (VENTURA, 2001).
## 3.1. A fragmentação do objeto técnico
O avião é a mais popular "maquina voadora" cotidianamente observada. Para apresentar a anatomia deste invento, usamos inicialmente o desenho dos próprios alunos. Naturalmente eles representaram m algumas das formas elementares chaves para a discussão da anatomia do avião: asa, empmpenagem , fuselagem m e superfícies primarias de controle. No quadro I, definimos os elementos que serão posteriormente usados como entrada para a definição do tema de trocas discursivas.
Sistema de propulsão da aeronave
Quadro I: Anatomia da aeronave
## 3.2 O aeromodelo: a técnica de construção
O fascínio pelo vôo leva os homens a buscarem m sistemas cada vez mais elegantes de aeromodelos que tentam m simumular as condições de vôo real. Observamos uma grande variedade de soluções de diferentes materiais e formas. Desde os pequenos aviões de papel, madeira balsa e mesmo isopor, sem m sistema de propulsão, que voam m ao sabor do vento até os sofisticados aeromodelos mecânicos. Estes podem m ser movidos por motores elétricos ou de explosão - em m geral usando metanol como combmbustível- controlados por radio ou por cabos o que mumuitas vezes limita a trajetória em m círculos. Os modelos mais populares são aqueles que não tem m nenhum m propulsor, se enquadram m na categoria de vôo livre que podem m ser lançados de pequenas alturas, e aqueles que movimentam m suas hélices através da energia acumumulada num m elástico enrolado.
A construção do aeromodelo construído pelos alunos iniciou-se pelo molde em papelão o que possibilitou o manuseio de instrumentos de medida (régua), de corte (tesoura e estilete) e de colagem m (cola branca). Esta fase exige uma boa dose de empmpenho, paciência e rigor ao desenhar, cortar, fixar e colar as peças. Nem m sempmpre os alunos são capazes de desenvolver todas as tarefas que envolvem a execução do projeto. Nosso objetivo foi à apresentação da rede que envolve a produção de um m objeto técnico e, sobretudo, garantir o sucesso do lançamento do aeromodelo. As tarefas executadas pelos alunos estão sintetizadas no quadro II:
Quadro II: Tarefas executadas pelas alunos
Os primeiros sucessos de vôos foram m através de balões de ar quente ou sistemas de catapultas para mantêm m as maquinas voadoras planando na atmosfera. No século XIX, surgiram m os planadores, aeroplanos de grande envergadura e sem m motores, que partiam m de morros e usavam m as camadas de ar quente da atmosfera para atingirem m elevadas alturas. Mas a realização do sonho de Icaro, herói de uma lenda grega que consegue voar, ou do protótipo ortopro de Leonardo da Vinci do século XV, que batia asas como um m pássaro, foram concretizados por Alberto Santos Dumont em m 23 de outubro de 1906.
Mas como voa um m avião? O homem m somente conseguiu este feito depois que abandonou o modelo do vôo das aves e se aprofufundou nos estudos da dinâmica dos fluidos. Os fluidos fazem m parte de nossa vida cotidiana, seja por estarmos imerso na atmosfera, seja por compmporem m grande parte de nosso organismo em m forma de água, sangue ou linfa. Contudo verificamos uma grande dificuldade das alunos de atribuição de significado ao compmportamento dos fluidos, sobretudo na escola fundamental.
No caso analisado organizamos uma seqüência de ensino visando a alfabetização em tecnológica de alunos em m fase inicial de letramento, ainda que, algumas delas estivessem m fora de uma faixa etária regularmente observada de primeiro ciclo. Em m nossa atividade buscamos a identificação da anatomia, a construção e a previsão da trajetória de vôo do aeromodelo.
Os princípios físicos que organizam m a atividade são as leis de conservação da massa e de energia aplicada ao movimento de um m fluido ideal - desprezando o atrito.
Um m objeto permanece suspenso na atmosfera quando são satisfeitas as condições de equilíbrio de foforças que atuam m sobre ele. Para defifinirmos os descritores léxicos para a análise das interações discursivas dos alunos partimos de duas equações que serão apresentadas a seguir.
## Conservação da massa: A equação de continuidade
Considere um m cilindro de corrente de um fluido ideal de densidade, não viscoso e incompmpreensível, cuja a seção transversal em m torno de um m ponto π em m um m dado instante ∆t tem m área Α e altura v. ∆t sendo v a velocidade constante de escoamento do fluido. A massa de fluido que atravessa esta seção no instante ∆t pode ser dada por (a).
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Ao considerarmos o escoamento uniforme em m uma porção de cilindro de corrente situada entre duas seções transversais A1 e A2 , onde as velocidades e densidades são respectivamente (v1 , ρ1 ) e ( v 2 , ρ2 ) , obtemos a relação da conservação da massa segundo (b).
Em m um m escoamento uniforme a massa de fluido contida na seção A 1 e A 2 não pode variar no tempmpo, ou seja, a massa ∆m1 que passa por r A1 num m intervalo de tempmpo . ∆t é a igual aquela que passa por A2 em m um m mesmo intervalo de tempmpo. Logo o produto ρ . Α. v permanece constante ao longo do cilindro de corrente, representando o fluxo de massa por unidade de através da seção transversal do cilindro. Em m particular, se o fluido é incompmpreensível, a densidade ρ permanece constante. O produto Α. v é constante e neste caso mede o volume de fluido que atravessa a seção transversal do cilindro por unidade de tempmpo, ele é chamado de vazão do tubo. Aplicando estas considerações a equação (b) encontramos que
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Nestas condições para um m fluido incompmpreensível, a velocidade é inversamente proporcional à área da seção transversal do cilindro de corrente considerado. Assim m nas regiões onde ha estrangulamento (A2 < A1 ) o fluido tende a escoar mais rapidamente (v 2 > v1) para a vazão permanecer constante.
## Conservação de energia: A equação de Bernoulli
Limitada a uma situação de escoamento uniforme de um m fluido perfeito incompmpressível, passamos a aplicar ao movimento do fluido a lei de conservação de energia.
Consideremos um m cilindro de corrente limitado por duas seções transversais de áreas A 1 e A 2 , situados em m torno dos pontos 1 e 2 do fluido. O cilindro de corrente deve ser suficientemente delgado para que possa ser desprezada a variação dessas grandezas sobre a seção transversal. Tal cilindro é chamado de fifilete de corrente. Durante um m intervalo ∆t, a porção considerada do filete, em m escoamento uniforme, compmpreendida entre pontos mumuito próximos não precisa ser considerada no balanço de energia, pois as condições desta porção permanecem m constantes. Para este balanço, tudo se passa como se a porção entre 1 e 1' fosse transportada para a região localizada entre os pontos 2 e 2'. A variação de energia cinética correspondente a esse transporte é dada em m (d)
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Esta variação de energia é igual ao trabalho realizado pelas forças que atuam sobre o sistema, ou seja, pelas forças de pressão e de gravidade.
O trabalho realizado pela força gravitacional é igual e contraria a variação da energia potencial gravitacional, ou seja:
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Somando o trabalho realizado (d) e a variação de energia potencial (e) e igualando a variação da energia cinética lembmbrando que de (a) temos ∆m = ρ . Α. v. ∆t podemos escrever que :
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Pela equação da continuidade da massa (c) ∆m1 = ∆m2 e ρ1 = ρ2 = ρ logo:
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Ou ainda:
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Daniel Bernoulli, em m 1738, demonstrou que nessas condições a conservação da energia podendo escrever esta equação sob a forma:
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Na equação de Bernoulli (g), o termo ½ ρ v 2 representa a pressão dinâmica sofrida por um m aerofólio quando atravessando um m fluido. Cada aerofólio tem m um m compmportamento que depende, entre outros fatores, de sua espessura, de sua curvatura. Eles são estudados em túneis de vento e cada um m recebe um m coeficiente que representa seu compmportamento. Assim m da equação de Bernoulli podemos chegar na força de sustentação de um m aerofólio:
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A foforma aerodinâmica das asas do avião, em movimento, possibilita uma difeferença nas velocidades do fluido em m escoamento em m suas superfícies superiores e inferiores dando origem m a uma força de sustentação proporcional ao quadrado da velocidade.
## 4. DISCUSSÃO DE RESULTADOS
A seqüência fofoi dividida inicialmente em m quatro grandes etapas: apresentação, construção, lançamento e conclusão e internamente as etapas em m trechos menores, os episódios, segundo o tema tratado e as tarefas propostas (Quadro III). Este recorte possibilita a visão geral do conjunto dos temas e das tarefas executadas em m sua distribuição no tempmpo. Observamos que o monitor centralizou o discurso em m sua fala possibilitando poucas falas dos alunos. A configuração espacial, ou disposição espacial dos alunos, nas diferentes etapas de construção do aeromodelo, permaneceram m inalteradas o que significa a não criação de novas condições de trocas discursivas. Podemos supor que o monitor não estava atento a este elemento como estratégico de produção discursiva. Somente para o lançamento do aeromodelo os alunos foram m dispostos linearmente para facilitar a visualização da trajetória do vôo.
Nesta seqüência valorizamos a aquisição de habilidades técnicas que compmpõem m a alfabetização tecnológica principalmente a dimensão do projetar. Porém m os alunos não se sentiram m compmpromissados com m o projeto proposto e este permaneceu um m elemento solto na seqüência.
O monitor demonstrou mumuita dificuldade na relaboração do discurso dos alunos, que nesta faixa etária nesta escola, apresentam m as falas simumultâneas e extremamente fragmentadas como mostra o trecho 1. A contextualização da atividade ficou limitada a algumas experiências do cotidiano dos alunos.
M: por que vocês acham que o avião é um meio de transporte bastante difundido?
- A1: E interessante
- A2: transporta muitas pessoas
- A3: faz muitas viagens
- M: Tudo que vocês falam é verdade/// mas ele é um meio de transporte mais seguro que tem.
- A4: Um avião caiu em cima de uma casa na Pampulha/
- M: Sim, eu não quero dizer que não caia um avião hora ou outra. O que [quero] falar //é [que] comparando com o numero e a quantidade de pessoas transportadas, os acidentes são poucos.
Para apresentar os princípios de funcionamento do aeromodelo, o monitor fez uma demonstração usando laminas de papel (trecho 2) e compmparações.
- M: Olhem para aquele aeromodelo e comparem a forma da asa quando observada de lado/ com o desenho que fiz no quadro. Eles se parecem?
- A2: Parecem sim
- M: E agora (segurando uma lamina de papel) O que acontece se eu soprar aqui em cima?
- A3: Ela vai descer
- M: (o monitor sobra sobre a parte superior da lamina de papel próximo de sua boca) [risos dos alunos]// E se tiver mais de uma folha? (o monitor monta um sistema semelhante a um tubo de Venturi e faz a demonstração junto da agitação do grupo) Se eu tivesse outro papel e colocasse em baixo deste, não parecia com a asa?
A turma é mumuito inquieta o que não permitiu a discussão da atividade, em entrevista, a professora declarou a dificuldade de concentração do grupo e de seu trabalho em criar momentos onde os alunos reconhecem m as falas uns dos outros. Alguns alunos tentam acompmpanhar a discussão, mas dispersão rapidamente. Notamos que o dialogo não é uma pratica comumum m neste grupo que superpõe falas fragmentarias não tendo consciência de continuidade de uma narrativa.
A seqüência segue pela ação dos alunos sobre os objetos e as tentativas de explicitação dos elementos do aeromodelo pelo monitor. Os gestos técnicos são apresentados pelo monitor e em m seguida são imitados pelos alunos. Eles trabalharam m em m dupla sem m realmente estabelecem m um m dialogo sobre a ação limitando a verbalização de proposta de alternância na execução das tarefas. Nos parece que, estes alunos, possuem m uma pratica discursiva mumuito próxima das ações, podemos dizer que predomina uma monofonia da ação.
Os alunos demonstraram m um m grande prazer em m decorar o aeromodelo e apresenta-lo ao m onitor para a verificação de conclusão. Podemos considerar que a personalização do objeto e a valorização do olhar do outro são elementos presentes no discurso dos alunos. Neste episodio o discurso do aluno predomina a descrição dos aspectos estéticos do objeto técnico. O ponto alto da atividade é o lançamento dos aeromodelos onde mais uma vez, a verbalização da previsão e explicação da trajetória do vôo foi caracterizada pela fragmentação sem m perder o encantamento do espetáculo de finalização de uma obra.
Concluímos da observação desta seqüência que a pratica discursiva destes alunos em uma situação experimental de construção de um m objeto técnico dirigida por um m monitor predomina a monofonia da ação em m um m discurso descritivo e fragmentário. Duas dimensões discursivas podem m ser destacadas: a estética e a lúdica. Estas aparecem m na verbalização da personalização do objeto e das ações que são tomadas pelos alunos enquanto divertimento. Estas dimensões foram m tambmbém m observadas em outras situações de construção de objetos
técnicos em m espaços não escolares (N(NASCIMENTO et al, 1999) confirmando a pertinência dos indicadores para a analise da pratica discursiva em m atividades experimentais.
No que se refere à alfabetização em m tecnologia podemos dizer que o papel da aprendizagem m do gesto técnico através da imitação necessita ser considerado como etapa necessária de aquisição de habilidades. Esperamos que os resultados desta investigação nos possibilitem m refletir sobre esta forma de alfabetização, principalmente na escola fundamental, onde os alunos estão em m fase de aquisição das linguagens. O estudo da tecnologia em m suas dimensões lúdicas, estéticas além m de funcionais pode ser um m objetivo estimumulante para o desenvolvimento de compmpetências e habilidades dos alunos.
Quadro III - Decompmposição da seqüência
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