UMA PROPOSTA DE SISTEMA ANALÍTICO PARA AULAS DE ENSINO POR INVESTIGAÇÃO

## UMA PROPOSTA DE SISTEMA ANALÍTICO PARA AULAS DE ENSINO POR INVESTIGAÇÃO

## Leandro Yudi Saca 1 , Lúcia Helena Sasseron 2

1

FEUSP / LaPEF / leandro.saca@usp.br

2

FEUSP / LaPEF / sasseron@usp.br

## Resumo

O estudo de aspectos sociais nos processos de produção de conhecimento da ciência, compreendendo-a como uma comunidade de práticas epistêmicas, levou pesquisadores em ensino de ciências a explorar as contribuições advindas da aplicação dessa perspectiva na compreensão das práticas relacionadas ao conhecimento desenvolvido em aulas do ensino por investigação. Nesse contexto, temos especial interesse nas formas com que o professor promove a autoridade epistêmica no aluno, ou seja, de que formas o professor leva o aluno a participar e a se reconhecer como ente legítimo nas práticas de produção, comunicação e avaliação do conhecimento. Adotando tal perspectiva, o presente trabalho apresenta e testa uma ferramenta de análise que visa identificar, nas iterações discursivas entre professor e alunos, os elementos centrais do desenvolvimento epistêmico da atividade investigativa. Para tanto, a ferramenta proposta consiste em quadro analítico composto por três dimensões do papel pedagógico do professor: a dimensão dos conteúdos, a dimensão didática e a dimensão epistêmica. Como resultados preliminares, verificamos que a aplicação dessa ferramenta em uma Sequência de Ensino Investigativa (SEI) evidenciou particularidades da participação do professor no desenvolvimento da autoridade epistêmica no aluno.

Palavras-chave : Ensino por Investigação; Comunidades de práticas epistêmicas; Ações do professor; Alfabetização Científica

## Contexto de pesquisa

Esta pesquisa concebe-se dentro do contexto de trabalhos realizados por um grupo de pesquisadores que há anos investiga temas relacionados ao Ensino por Investigação, à Alfabetização Científica e à Argumentação, em situações de aprendizagem no ensino de Física e Ciências. Acreditamos que os referidos temas sejam centrais para a reformulação do ensino de Física no país, oferecendo uma alternativa ao dito ensino tradicional que, apesar de mostrar-se inadequado para as necessidades formativas requeridas em nossos tempos, continua a prevalecer na ampla maioria de nossas salas de aula. Nossa sociedade, marcada pela dinamicidade, traz exigências que vão muito além da memorização e resolução de exercícios descontextualizados. Mostra-se elementar que o cidadão saiba usar os principais conceitos e processos da ciência na compreensão de problemas e informações de seu cotidiano, bem como se embasar para estabelecer e defender seu posicionamento sobre questões éticas, ambientais ou sociais que estejam relacionadas a temas científicos.

Nessa direção, como fruto da experiência adquirida pelo Laboratório de Pesquisa e Ensino de Física (LaPEF) na elaboração de sequências de ensino que adotam o Ensino por Investigação, Carvalho (2011) elaborou o conceito de

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Sequência de Ensino Investigativa (SEI) e, com base em pressupostos teóricos desenvolvidos a partir de referenciais construtivistas e sócio interacionistas, apresentou diversos elementos que deveriam ser levados em consideração para a elaboração de uma SEI. Desde então, diferentes grupos de pesquisa desenvolveram SEI's sobre conteúdos de diversas disciplinas, abrangendo desde o ensino de ciências para os primeiros anos do Ensino Fundamental até os últimos anos do Ensino Médio nas disciplinas de Física, Química e Biologia. Por sua vez, os registros das implementações dessas SEI's em sala de aula consistiram em fontes de dados para o desenvolvimento de estudos que visaram compreender diversos aspectos do ensino por investigação, como sua relação com as diferentes disciplinas, níveis de ensino e contextos sociais, bem como sua relação com outros corpos conceituais, como a Alfabetização Científica, a Argumentação, o Engajamento Disciplinar, etc.

Justamente imerso no contexto apresentado acima, o presente trabalho diz respeito a uma pesquisa que visa ampliar a compreensão sobre papel do professor durante a implementação de uma SEI, identificando e relacionando as ações do professor e os pressupostos teóricos metodológicos do Ensino por Investigação. Pretendemos apresentar nesse trabalho o desenvolvimento e teste de um quadro analítico que, por meio da análise do discurso de sala de aula, visa relacionar os objetivos apresentados pelo professor com as ações e práticas epistêmicas que promove em sala de aula.

## O Ensino por Investigação como perspectiva adotada

Apesar do termo 'Ensino por Investigação' ser familiar a grande parte dos pesquisadores da área de ensino de ciências, mostra-se imprescindível que situemos nosso entendimento sobre ele, uma vez que, no decorrer de sua longa história, o termo adquiriu grande polissemia, permitindo usos e interpretações distintas. Apresentaremos a seguir um breve delineamento histórico a fim de posicionar nosso entendimento sobre esse tema.

De acordo com Deboer (2000), já no final do século XIX, ocorria nos EUA o início da defesa da importância do laboratório escolar, marcando assim uma aproximação da investigação existente na ciência para a sala de aula. No início do século XX, ganharam destaque as ideias do filósofo John Dewey, este criticava a demasiada ênfase dada à acumulação de informação e argumentava que a ciência deveria também ser vista como uma forma de pensamento e de atitudes. Dewey destacava a importância de alunos vivenciarem o pensamento científico e suas práticas. Já por volta de 1960, Josef Schwab teve papel fundamental no desenvolvimento do ensino por investigação ao defender que, antes dos estudantes serem apresentados a conceitos e princípios abstratos e já formalizados, deveriam ter contato com os processos pelos quais esses conhecimentos eram produzidos, conhecendo as evidências que levavam às explicações e a seus refinamentos (NRC, 1996).

Entre as décadas de 50 e 70, além de Dewey e Schwab, outros nomes como Bruner e Piaget influenciaram profundamente a natureza dos materiais didáticos do Ensino por Investigação. Caracterizaram uma reforma que deslocava o ensino centrado em um aluno que lia e ouvia a respeito de conteúdos da ciência para um centrado no aprendizado dos processos da ciência, na participação ativa do aluno e na compreensão da ciência como investigação (NRC, 2000). Segundo Barrow (2006), a ênfase no ensino daquele período recaía sobre processos da ciência que

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configuravam 'habilidades individuais (i.e. observando, classificando, inferindo, controlando variáveis, etc.)' (p.266, tradução nossa). Devido à grande ênfase dada à experimentação e ao uso de laboratórios, o termo 'Hands On' foi adotado para denominar as atividades desenvolvidas com tais características.

De acordo com Barrow (2006), o período mais recente do Ensino por Investigação nos EUA é marcado pelo estabelecimento de políticas educacionais propostas por dois grandes órgãos: o American Association for the Advancement of Science (AAAS), com seu projeto de reforma de longo prazo do ensino denominado 'Projetc 2061', e o National Research Concil (NRC), através das diretrizes do National Science Education Standards (NSES). Tais documentos estabeleciam um conjunto de novas ênfases, transitando de experimentos que demonstravam e verificavam conteúdos científicos para atividades que exigiam estratégias e evidências para o desenvolvimento de explicações. Essas atividades passaram a ser conhecidas por 'Minds On', por estarem centradas em operações sobre ideias e informações.

## Entendendo a ciência como construto social e a sala de aula como comunidade de prática

Por trás das mudanças de ênfase, apresentadas e detalhadas pelos seguintes documentos do NRC (NRC, 1996, 2000), podemos perceber uma nova concepção a respeito do próprio funcionamento da ciência, que passava a ter componentes de caráter social nos processos de produção do conhecimento, como nos reconhecimentos de procedimentos válidos e nas produções de explicações. Sob tal perspectiva, as diversas interações sociais do processo de produção de conhecimento científico poderiam ser compreendidas como práticas epistêmicas. Estas, segundo Kelly (2008, p. 99, tradução nossa), seriam 'as formas específicas que membros de uma comunidade propõem, justificam, avaliam e legitimam alegações de conhecimento dentro de um contexto disciplinar'. Essa perspectiva pressupõe uma mudança de viés epistemológico, na qual o sujeito epistêmico que antes era individual passa a ser coletivo.

Essa natureza social da ciência levou a pesquisadores de ensino de ciências a buscarem compreender como se dava a construção e a validação de ideias e entendimentos em sala de aula, bem como quais os papéis exercidos pelos sujeitos nesse ambiente. Dentro dessa perspectiva, em que a sala de aula passava a ser compreendida como comunidade de aprendizes (ENGLE; CONANT, 2002; KELLY, 2013), ou comunidades de práticas (WARREN; ROSEBERRY; CONANT, 1994; KELLY; DUSHL, 2012), podemos destacar a pesquisa de Jiménez-Aleixandre e colaboradores (2008) que buscou compreender quais seriam as práticas epistêmicas realizadas pelos alunos e também a pesquisa de Lidar, Lundquivist e Östman (2006, p. 149, tradução nossa) que procurou compreender 'as formas pelas quais os professores dão aos estudantes direções sobre 'o que conta' como conhecimento e formas apropriadas para adquiri-lo dentro de uma prática social específica'.

Concordamos com Christodoulou e Osborne (2014) quando indicam que o reconhecimento do valor dessas práticas epistêmicas traz para um plano privilegiado da sala de aula práticas como a explicação, argumentação, modelagem e comunicação. Para tais autores, a fim de permitir que os estudantes se engajem em práticas semelhantes é preciso que o discurso de sala de aula seja promovido com o foco na argumentação. Sandoval e Morrison (2003) reforçam essa ideia ao defender

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que, adicionalmente a se engajarem em atividades investigativas, os estudantes precisam ser providos de oportunidades de participarem do discurso epistêmico. Entendemos assim, o discurso de sala de aula como elemento central na promoção da autoridade epistêmica (FORD, 2008) dos alunos.

## O desenvolvimento de uma ferramenta analítica para compreensão da dinâmica de sala de aula

A ferramenta analítica aqui apresentada é composta por três dimensões de análise: Didática, Conteúdos e Epistêmica. Cada uma dessas dimensões analíticas, composta por um grupo distinto de categorias, pretende oferecer uma diferente perspectiva para a compreensão da prática docente. O caráter multidimensional, além de permitir a análise do papel de uma ação do professor em relação à determinada categoria de forma independente, também possibilita a compreensão por uma forma associada, na qual serão observadas as inter-relações entre categorias de diferentes dimensões.

## Categorias e complementos do sistema analítico

Quadro 1: Categorias do sistema analítico. (Fonte: Próprio Autor)

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A primeira perspectiva de análise está relacionada com os conteúdos da ciência. O propósito dessa dimensão está em identificar e classificar nas ações docentes as naturezas dos conteúdos trabalhados. Para essa perspectiva analítica a compreensão de conteúdo não se restringe apenas às teorias, conceitos e demais conhecimentos teóricos da ciência, envolve também o conhecimento sobre as técnicas, procedimentos e formas de pensar adotas pela ciência para a compreensão da natureza, abrangendo ainda os conhecimentos que dizem a respeito da própria ciência como empreendimento e suas relações com os demais empreendimentos humanos. Com isso, a Dimensão dos Conteúdos da Ciência constitui-se de um sistema com três categorias: os Produtos da Ciência, os Processos da Ciência e a Natureza e Inter-relações da Ciência.

A segunda perspectiva de análise, denominada Dimensão Didática, está relacionada com a forma com que o docente estabelece e gerencia as condições e os recursos necessários para o desenvolvimento da prática didática, ou seja, referese às ações realizadas com o intuito de estabelecer e redirecionar o que precisa ser feito, bem como fornecer as condições estruturais (pré-requisitos conceituais e materiais para tanto). Esta dimensão constitui-se por um conjunto de quatro categorias: Contexto, Proposição, Desenvolvimento e Participação.

Por fim, a terceira perspectiva de análise, denominada Dimensão Epistêmica, tem como propósito compreender de que forma as ideias e entendimentos são propostos, negociados, reformulados e avaliados durante as interações discursivas. Essa perspectiva atenta-se também aos papéis de sala de aula, observando como são negociadas e assumidas responsabilidades e autoridades epistêmicas. Entendemos que os posicionamentos do professor podem ser de três tipos: Apresentar, Incitar e Avaliar.

## Metodologia e desenvolvimento da análise

Os dados necessários para o desenvolvimento e aplicação dessa ferramenta foram obtidos a partir da implementação de uma SEI em uma escola pública estadual localizada no interior do estado de São Paulo. Como fontes de dados, foram utilizados registros em vídeo das aulas e registro em áudio de entrevistas com o professor realizadas antes e após as aulas. Todas as gravações foram transcritas e tabuladas. Nesse processo, foram delimitados turnos de fala e, para cada turno, além das falas, registrou-se seu autor e o tempo de início da fala. Para a análise, optou-se por dividir as transcrições das aulas em episódios. Cada episódio foi delimitado e nomeado de acordo com as situações centrais que nele ocorriam, dessa forma, constituíam um conjunto de turnos de determinado período de tempo.

A SEI aplicada, denominada 'E o elétron, é onda ou partícula?', procura oferecer aos alunos do Ensino Médio a oportunidade de conhecer a(s) natureza(s) do elétron, ora estudando-o por suas características ondulatórias e ora por suas características corpusculares. A implementação teve uma duração de oito aulas, nas quais foram desenvolvidas atividades que, com base em experimentos, leituras de textos e discussões, abordavam tanto características do fazer científico quanto sobre o que caracterizava o comportamento de partículas e das ondas. Em um primeiro momento da SEI os alunos participavam de atividades em que o elétron apresentava características de partículas e, em um segundo momento, participavam de atividades em que o comportamento podia ser melhor explicado por características ondulatórias. Por fim, em um terceiro momento da SEI, evidenciavam-se as

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aparentes contradições de modelos e solicitava-se aos alunos que debatessem e se posicionassem quanto à natureza que atribuíam ao elétron.

## Episódio de análise: O modelo de Kátia

T241 <Prof>: ¹O que vocês andaram colocando aí? [N.T.: ¹ Pergunta direcionada para a bancada]

T242 < ? >: Partícula

T243 <Prof>: Colocou partícula, mas qual que é a... qual é sua justificativa pra falar que é partícula? O que é que você viu nas nossas experiências, nas nossas aulas, pra falar que é partícula e ponto final?

T244 <Kátia>: Eu não acredito que ele seja somente partícula. Porque se fosse só partícula... Porque... como que quando ele passa lá pela fenda ele vira... parece onda? Ele se comporta como onda?

T245 <Prof>: Será que utilizando a ideia de partícula você teria como explicar? ¹ Como ele faz? Como? [N.T.: ¹ Faz gestos tentando indicar as franjas de difração]

T246 <Kátia>: É porque... ó, se a partícula tem uma trajetória

T247 <Prof>: Ãhn?

T248 <Kátia>: Como que ela vai desviar da sua trajetória?

T249 <Prof>: Como é que a gente desviou a trajetória no nosso aparelho de difração?

T250 <Kátia>: Não foi o alumínio, que colocou lá?

T251 <Prof>: Naquele primeiro, como que a gente desviou a trajetória?

[...] T267 <Prof>: O que tem aí? Nesse material?

[...] T276 <Kátia>: Átomos

T277 <Prof>: Átomos, tá. Então, tá cheio de átomo aqui no meio. Na sua sugestão, então, estes átomos estão atrapalhado os elétrons a passar?

T278 <Kátia>: É, porque deve ter algum que tá atraindo ele

T279 <Prof>: Então... anota isso, é uma outra interpretação, bacana.

Quadro 2: Transcrição de episódio de análise (Fonte: próprio autor)

O episódio 'O modelo de Kátia', apresentado no quadro 2, pode ser analisado sob cada uma das perspectivas de análise de forma independente ou associadamente. Pela dimensão dos conteúdos, o predomínio é em relação aos conceitos de partícula (T242), trajetória (T246), ondas (T244). Pela dimensão didática, percebe-se que, durante a discussão (Desenvolvimento) sobre o problema da natureza do elétron, professor e alunos recorrem a recursos (Contexto) apresentados em momentos anteriores da SEI. Por sua vez, pela dimensão epistêmica, podemos ver na alternância dos turnos entre professor e aluno (T241 a T251) o desenvolvimento da explicação. Temos uma construção colaborativa, em que o professor, por meio de ciclos de incitações, avaliações e apresentações, colabora com o reconhecimento de limitações da explicação, aperfeiçoando-a.

Nesse episódio, percebemos que Kátia havia identificado limitações no modelo de partícula para descrever o comportamento do elétron. Em T248 e T250, a aluna explicita um problema para o qual não detinha a solução. Em resposta, T251, o professor realiza uma incitação a fim de que a aluna recorde e relacione um fenômeno ocorrido em outro momento, colaborando na construção da resposta. Quanto à participação no discurso epistêmico, vemos o papel do professor em legitimar tanto o problema quanto a solução apresentadas pela aluna (T279). Tal legitimação ocorre de forma implícita no discurso, uma vez que a simples aceitação do professor e aproveitamento da resposta dá a aluna indícios de que o caminho seja adequado e a incentiva a manter sua participação.

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A aplicação das dimensões analíticas nesse episódio explicita e reforça a ideia que, durante uma investigação 'Minds On', as explicações são produzidas a partir de conceitos e não somente com base em observações derivadas de manipulações, como em atividades 'Hands On'. Nessas atividades, experimentos podem ajudar a perceber limitações e contradições de modelos e levar aos alunos a explorar tais situações, entretanto, nem sempre o repertório conceitual do aluno permite que o mesmo realize essa construção de forma independente, sendo a colaboração do professor fundamental nesse processo de desenvolvimento da autoridade epistêmica do aluno.

## Considerações finais

A aplicação da ferramenta aqui apresentada mostrou-se interessante ao permitir que explicitássemos aspectos epistêmicos existentes na aplicação de uma SEI, bem como, relaciona-los com características dos conteúdos e das práticas didáticas do docente. De fato, a análise do discurso de sala de aula pode revelar detalhes fundamentais sobre a construção de ideias e entendimentos pelos alunos, além de ser o meio pelo qual é negociada a autoridade epistêmica.

A partir da análise realizada, não pudemos detectar trechos significativos que evidenciassem que os alunos reconheciam a si mesmos ou a colegas como legitimadores de conhecimento, ficando restrito unicamente ao professor o papel de legitimador de perguntas e respostas. Talvez, essa limitação mostre-se esperada à medida que a duração da SEI não tenha sido suficiente para modificar e consolidar papéis epistêmicos, além disso, entendemos que o reconhecer-se como produtor válido preceda o reconhecer-se como legitimador válido de conhecimento.

Em relação às colaborações para o desenvolvimento de explicações e modelos, percebemos a predominância da colaboração entre aluno e professor, ou seja, havia a contribuição do professor, por meio de incitações e avaliações, que auxiliava o aluno na resolução do problema. Temos indícios da importância da habilidade do professor nessa condução discursiva a fim de produzir argumentos que consolidem as ideias e entendimentos de sala de aula.

Entendemos que a transição da postura passiva do aluno, típica do ensino dito tradicional, para a postura ativa, associada ao ensino por investigação, ocorra de forma gradual, à medida que este vivencie situações que lhe permitam o desenvolvimento de sua autoridade epistêmica. Para que isso ocorra, entendemos que seja preciso os seguintes elementos: que o aluno reconheça o problema como próprio, ou seja, que se entenda como responsável pela busca da solução; que o aluno se reconheça como capaz de participar do discurso epistêmico, se reconhecendo como dominante das técnicas e conhecimentos necessários para desenvolver a atividade e, por fim, uma vez que inicie sua participação nos processos epistêmicos, o aluno ainda precisará reconhecer a si e a seus pares como legitimadores desses conhecimentos e técnicas desenvolvidos.

Acredita-se que a adoção da ferramenta analítica aqui apresentada em situações em que o ensino por investigação seja implementado por um período mais extenso permita evidenciar os demais aspectos do desenvolvimento da autoridade epistêmica nos alunos. Há ainda a expectativa de que este quadro analítico possa vir a colaborar no desenvolvimento de materiais investigativos e em formas de atuação do professor, uma vez que permite o estabelecimento de relações entre o desenvolvimento da autoridade epistêmica nos alunos com os conteúdos desenvolvidos e as escolhas didáticas de atividades e suas formas de condução.

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