PROJETO FOTOSSÍNTESE: INTERDISCIPLINARIDADE, EXPERIMENTAÇÃO, ASPECTOS DE NATUREZA DAS CIÊNCIAS (NDC) E LETRAMENTO CIENTÍFICO

## PROJETO FOTOSSÍNTESE: INTERDISCIPLINARIDADE, EXPERIMENTAÇÃO, ASPECTOS DE NATUREZA DAS CIÊNCIAS (NDC) E LETRAMENTO CIENTÍFICO

Luciana Valéria Nogueira 1 , Robson César Cardoso 2 , Thiago Madrigrano 3 , Fausto Ferreira 4 , Larissa Dellisa Campos 5

- 1 Instituto de Biociências-USP/Departamento de Genética e Biologia Evolutiva/Liceu de Artes e Ofícios, luavnogueira@gmail.com
- 2 Instituto de Física-USP/Liceu de Artes e Ofícios, robsoncardoso.prof@liceuescola.com.br
- 3 Instituto de Biociências-USP/Liceu de Artes e Ofícios, profthiagomadri@gmail.com
- 4 Liceu de Artes e Ofícios, faustoferreira.prof@liceuescola.com.br
- 5 Liceu de Artes e Ofícios, Larissa.dellisa@gmail.com

## Resumo

O mundo contemporâneo é marcado pela cientifização da vida em todos os seus aspectos. Assim, o letramento científico tem sido apontado como uma necessidade premente para o desenvolvimento do espírito crítico e, portanto, da própria cidadania. A literatura especializada aponta para a discussão explícita e reflexiva de aspectos de Natureza das Ciências (NdC) como um caminho promissor para esse letramento. Assim, neste trabalho, desenvolvido em uma escola particular de São Paulo com 484 alunos das três séries do Ensino Médio, apresentamos os resultados obtidos em um projeto interdisciplinar entre Biologia e Física - o Projeto Fotossíntese - no qual, por meio da experimentação, foi possível uma discussão densa sobre aspectos de NdC. A literatura especializada mostra que a interdisciplinaridade promove a ligação entre conteúdos que usualmente aparecem fragmentados não possibilitando o estabelecimento de relações, o que é fundamental para uma aprendizagem significativa. A experimentação traz elementos motivadores que promovem o desenvolvimento do raciocínio científico e o interesse dos alunos pelas ciências. Nossos resultados mostram que, não obstante a presença ainda de uma visão positivista em relação à produção de conhecimentos científicos, a abordagem, alicerçada no tripé interdisciplinaridade-experimentação-aspectos de NdC, provocou conflitos cognitivos importantes, facultando a construção de visões mais informadas em nossos alunos.

Palavras-chave : interdisciplinaridade; aspectos de Natureza das Ciências; experimentação; letramento científico.

## Introdução

É já de senso comum a percepção de que vivemos, na contemporaneidade, em um mundo altamente cientificizado. No entanto, isso não equivale a dizer que exista uma compreensão informada do que sejam as ciências, tampouco de como o conhecimento científico é produzido. Infelizmente, a literatura especializada aponta ainda para a predominância de uma abordagem positivista no ensino de Ciências (MEDEIROS & BEZERRA, 2000; LABURÚ, ARRUDA e NARDI, 2003).

- O positivismo pode ser compreendido como uma visão que assume a realidade como um fato dado. Essa perspectiva favorece uma visão acrítica das ciências - o cientificismo - no qual podemos encontrar uma supervalorização dos

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conhecimentos produzidos a partir da experimentação, a quantificação e uma suposta neutralidade garantida pela crença na existência de uma objetividade intrínseca.

Acreditamos que 'pensar realidade usando as abstrações teóricas não é uma capacidade que se forme espontaneamente, é algo que precisa ser produzido deliberadamente pela escola' (SAVIANI; DUARTE, 2015, p. 4, grifos nossos).

Para produzir as referidas abstrações teóricas para o entendimento da realidade alicerçamos nosso trabalho no tripé experimentaçãointerdisciplinaridade-aspectos de NdC , pois acreditamos ser esse um caminho fértil para o alcance de um letramento científico significativo capaz de promover nos alunos o desenvolvimento do espírito crítico.

A fim de que os alunos possam ter uma compreensão mais informada sobre aspectos de NdC, uma abordagem multifacetada e problematizadora da complexidade envolvida na produção de conhecimentos científicos é valiosa. Parece-nos paradoxal e inaceitável perceber que, em um mundo cada vez mais tecnologizado, haja pouco interesse das pessoas e dos estudantes em relação aos conteúdos científicos propriamente ditos. Acreditamos que a informação científica seja uma necessidade a fim de que se possa fazer opções conscientes e críticas no dia a dia participando, de forma qualificada, das discussões públicas sobre assuntos importantes relacionados às ciências e à tecnologia.

## A experimentação no processo de letramento científico

Defendemos que a abordagem experimental se traduz como um bom caminho para ampliar o entendimento dos conteúdos específicos das disciplinas científicas, bem como para a promoção de significação dos conteúdos porque conta com um engajamento maior dos alunos. O engajamento se dá pela motivação em aprender ciências despertada pelas aulas práticas. Os aspectos motivacionais em processos de ensino-aprendizagem têm sido reconhecidos como fundamentais para a promoção de aprendizagens significativas em contexto escolar. Esse, parece-nos, é o caso específico das aulas práticas de laboratório.

## A discussão de aspectos de Natureza das Ciências no processo de letramento científico

Acreditamos que a discussão de aspectos da NdC, a partir de um tema interdisciplinar - a fotossíntese - junto aos alunos, é capaz de trazer uma reflexão consistente acerca de como o conhecimento científico é produzido. Ainda que haja dissonâncias acerca do que se entende por ciência e, portanto, acerca de aspectos da ciência, pontos menos polêmicos podem ser tomados no que diz respeito à compreensão dos modos pelos quais o conhecimento científico é produzido tendo por objetivo o âmbito escolar. Dessa forma, ainda que não se refira à ciência de forma ampla, mas, antes, a características que podem ser mais ou menos consensuais, optou-se aqui pela noção de aspectos de NdC.

## A interdisciplinaridade no processo de letramento científico

Tendo em vista os entraves que a disciplinaridade engendra no ensino de ciências, a perspectiva interdisciplinar parece promissora acenando positivamente

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em relação ao letramento científico. Ainda que a conceituação acerca da interdisciplinaridade não seja consensual, pode-se pensa-la como uma integração e convergência entre as disciplinas, ou ainda,

Podemos dizer que nos reconhecemos diante de um empreendimento interdisciplinar todas as vezes em que ele conseguir incorporar os resultados de várias especialidades, que tomar de empréstimo a outras disciplinas certos instrumentos e técnicas metodológicos, fazendo uso dos esquemas conceituais e das análises que se encontram nos diversos ramos do saber, a fim de fazê-los integrarem e convergirem, depois de terem sido comparados e julgados. (JAPIASSU, 1975, p. 75)

## Metodologia

Este trabalho contou com a participação dos professores de Biologia e Física de uma escola particular de São Paulo contabilizando um total de 484 alunos das três turmas do Ensino Médio participantes do Projeto Fotossíntese. Tanto a disciplina de Física, quanto a de Biologia contaram com aulas teóricas e práticas conforme descrito abaixo.

## Etapa I:

## Atividades desenvolvidas na disciplina de Física

- a. Aulas expositivas-dialogadas sobre as propriedades físicas da luz: a luz como fenômeno ondulatório e as propriedades geométricas da luz.
- b. Aula prática: teoria cor-luz - construção de uma câmara com cores lâmpadas de diferentes cores; observação da variação da cor percebida sob iluminação de cada lâmpada; discussão dos resultados.

## Atividades desenvolvidas na disciplina de Biologia

- a. Aulas expositivas-dialogadas sobre a fotossíntese como fenômeno biológico: bioquímica da fotossíntese e importância no metabolismo autotrófico; transformações energéticas envolvidas no processo fotossintético
- b. Aula prática: a influência da cor da luz no processo fotossintético - discussão de procedimentos para testar a hipótese de que a cor da luz exerce influência sobre a fotossíntese; definição de um procedimento comum a todos os grupos de trabalho; montagem do experimento; discussão dos resultados.

No caso da Biologia, os grupos plantaram feijões pré-germinados em vasos recobertos com diferentes cores de papel celofane. Assim, os grupos experimentais foram recobertos com celofane azul, vermelho, laranja, amarelo e verde e acompanharam o desenvolvimento dos feijões por três semanas. Os grupos-controle não foram recobertos recebendo a luz branca diretamente. Os alunos acompanharam o desenvolvimento dos feijões por três semanas coletando os dados de crescimento.

## Etapa II:

A partir do experimento e das discussões em Física, os alunos, em grupos, produziram um relatório com reflexões sobre os resultados alcançados para o experimento da câmara, bem como explicitando as relações com os resultados

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esperados para o experimento sobre a influência da cor no processo fotossintético (resultados não mostrados).

Os resultados obtidos no experimento dos feijões não foram os esperados. Esperava-se que as maiores taxas de crescimento entre os feijões fosse: grupo controle>grupo azul>grupo vermelho>grupo laranja>grupo amarelo>grupo verde. A discussão acerca dos resultados esperados foi feita junto aos alunos sem que as respostas fossem dadas de antemão pelos professores. Assim, lançando mão do arsenal teórico, os alunos chegaram às esperadas taxas de crescimento mencionadas acima. No entanto, os resultados foram díspares, o que nos levou a uma discussão importante sobre o papel dos experimentos na produção dos conhecimentos científicos, bem como os fatores os influenciam, ou seja, empreendemos, de forma explícita, uma reflexão sobre aspectos de Natureza das Ciências (NdC). Essa discussão nos levou à etapa III.

## Etapa III:

Nesta etapa os alunos foram convidados a escrever um artigo de divulgação científica, em grupos, que contivesse não apenas os conceitos discutidos em aula, mas também uma descrição dos experimentos, dos resultados e dos aspectos de NdC envolvidos (resultados não mostrados).

Foram, ainda, submetidos a uma avaliação formal, em duplas (2 as e 3 as séries do EM) ou individualmente (1 as séries do EM), acerca das discussões e dos conteúdos desenvolvidos ao longo do projeto Fotossíntese.

A questão referente aos aspectos de NdC, composta por dois itens, trabalhados durante o Projeto Fotossíntese foi:

## Questão:

Leia atentamente as afirmações abaixo:

- I. Os experimentos científicos são provas que explicam as causas dos fenômenos do mundo. Dessa forma, a produção de conhecimentos científicos consiste em descobrir as verdades desses fenômenos.
- II. Os experimentos científicos são tentativas de mostrar a validade de hipóteses explicativas sobre os fenômenos do mundo. Dessa forma, a produção de conhecimentos científico consiste em inventar as verdades desses fenômenos.
- a. Escolha a afirmação que você considera como a amis adequada para a definição do papel dos experimentos científicos na produção de conhecimentos científicos argumentando em favor de sua escolha.
- b. Relembrando nossa discussão a respeito dos resultados do experimento da fotossíntese, discuta os aspectos de NdC mencionados. Em sua resposta, não deixe de dar exemplos.

Para este trabalho, apresentamos os resultados e as análises referentes aos dois itens dessa questão apenas para as 2 as e 3 as séries. Para as 1 as séries foram contabilizadas somente as respostas ao item a.

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## Resultados e Discussão

Os resultados estão apresentados de acordo com as análises dos itens a e b . Assim, a análise dos resultados para o item a foi feita de acordo com a escolha entre as afirmações I e II. As escolhas foram, então, agrupadas em categorias recorrentes (para as respostas dos alunos dos 2os e 3os anos). No caso do item b foi também feita uma categorização de acordo com as menções aos aspectos de NdC discutidos ao longo do projeto.

## Item a

O gráfico abaixo mostra as porcentagens de escolhas entre as afirmações I e II para os 484 alunos amostrados.

Gráfico 01: Porcentagem de escolha entre as afirmações I e II

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Nota-se uma diferença grande entre as escolhas dos alunos das 1 as séries entre as duas afirmações. Assim, quase 40% desses alunos escolheram a afirmação I, ao passo que a porcentagem de escolha para essa afirmação não chegou a 10% entre os alunos das 2 as e 3 as séries. Do ponto de vista da Filosofia das Ciências, a afirmação II mostra um grau mais informado sobre aspectos de NdC. Isso mostra que os alunos de séries mais avançadas, por já terem, em ocasiões anteriores, refletido sobre a produção dos conhecimentos científicos se encontram melhor informados acerca do papel dos experimentos na produção dos conhecimentos científicos. Em contrapartida, os alunos recém ingressos na escola, ainda guardam significativamente uma ideia positivista. É provável que a construção de um perfil conceitual se encontre ainda em um estágio bastante inicial.

A ideia de perfil conceitual, desenvolvida por Mortimer (1994), defende que um mesmo indivíduo pode ter diferentes formas de compreender um determinado conceito. Cada uma dessas formas de compreensão traduz-se em uma zona de perfil conceitual (ZPC). As diversas ZPC dependem, entre outros fatores, dos contextos em que o conceito é solicitado. Essa dependência pode ser vista nos alunos das 2 as e 3 as séries, na medida em que contextos diversos de discussão de aspectos de NdC puderam consolidar noções mais informadas como as obtidas neste trabalho.

No entanto, não obstante os alunos das séries mais avançadas apresentarem um nível melhor de informação, chama a atenção a ausência de

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diferença significativa entre os alunos das 2 as e 3 as séries, isto é, ambos se encontram igualmente bem informados. Seguindo o raciocínio anterior, esperava-se uma diferença maior entre os dois grupos. Acreditamos que a ausência de diferença entre os grupos deveu-se ao fato de que apenas os alunos as 2 as séries tiveram duas aulas específicas sobre aspectos de NdC, isto é, contaram com uma apresentação explícita de aspectos de NdC e a professora os incentivou à reflexão. A literatura recente mostra que os métodos para ensinar NdC são eficazes quando seus aspectos são abordados de maneira explícita e reflexiva, o que só é possível com o desenvolvimento de conteúdos por meio de atividades variadas bem planejadas e avaliadas passo-a-passo (ACEVEDO et al ., 2002, p. 3). Logo, essas aulas os colocaram em uma posição melhor de informação.

As justificativas para a escolha das afirmações variaram. Vamos focar aqui, por uma questão de espaço, apenas nas justificativas apresentadas pelos alunos das 2 as e 3 as séries para a afirmação II. A partir da leitura e análise das respostas emergiram categorias.

A tabela 01 mostra as categorias e a porcentagem dos alunos das 2 as e 3 as séries cujas respostas se enquadraram em cada uma delas. Nota-se que para as 2 as séries ocorre a ultrapassem dos 100% e nas 3 as séries a somatória não chega a 100%. Isso ocorreu, pois, no primeiro caso, há algumas respostas que se encaixam em mais de uma categoria e, no segundo caso, respostas que não se encaixam em nenhuma delas, pois são respostas não compatíveis com a escolha feita pela afirmação II.

Tabela 01: Categorias e Porcentagens para afirmação II

Os resultados mostram que boa parte dos alunos apontou para os experimentos como algo da ordem da sustentação de uma hipótese, sem a ideia de prova de uma verdade absoluta. Essa categoria pode ser somada à 5.II de forma complementar. No entanto, frustra perceber que uma baixa porcentagem de alunos, sobretudo nas 3 as séries, não mencionou o caráter provisório das ciências. Ainda que esse enviesamento possa estar mais relacionado com a formulação da pergunta do que com uma falta de clareza em relação à provisoriedade dos conhecimentos científicos, a baixa porcentagem na categoria 4.II talvez mostre que os conflitos cognitivos provocados por uma visão positivista de fundo mostram-se presentes. Os

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resultados obtidos para a categoria 3II mostram que nossos esforços de contextualização e discussão acerca da força de aspectos ditos 'extracientíficos' (termo inadequado, em nossa visão) estão surtindo efeito.

## Item b

Para o item b , levantamos os dados relativos à menção dos aspectos de NdC discutidos durante o desenvolvimento do Projeto Fotossíntese. Foram discutidos, de forma destacada, cinco aspectos de NdC específicos. Vale ressaltar que os professores não mencionaram esses aspectos. Eles foram levantados pelos próprios alunos a partir da nossa condução. São eles: necessidade de criatividade para elaboração e realização dos experimentos; ausência de neutralidade tanto na elaboração do experimento quanto na interpretação dos resultados obtidos; necessidade de recursos para produção de conhecimentos científicos; necessidade de pesquisas prévias para conhecer o estado da arte do tema em questão; possibilidade de fraude na divulgação dos resultados dos experimentos.

O gráfico 02, abaixo, mostra a porcentagem de menção dos aspectos de NdC discutidos em sala de aula pelos alunos das 2 as e 3 as séries. Para o número de menções em cada resposta foram atribuídos números. Assim, a escala compreende desde nenhuma menção aos aspectos de NdC (0) até a menção de quatro (4) dos cinco aspectos de NdC discutidos em sala de aula. Nenhum aluno chegou a mencionar os cinco aspectos de NdC discutidos ao longo do Projeto Fotossíntese.

Gráfico 02: Porcentagem de menções de aspectos de NdC

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Os resultados, sobretudo para as turmas das 3 as séries, parecem desanimadores, pois 82% desses alunos não mencionaram nenhum dos aspectos de NdC. Acreditamos que esse resultado provém da ausência de discussão explícita de NdC com esses alunos. Assim, se, por um lado, como discutido para o gráfico 01, a discussão explícita não se mostrou essencial, aqui, ela teria sido fundamental. No caso dos alunos das 3 as séries, as respostas mostraram uma não compreensão do que a pergunta solicitava. A maioria dos alunos acabou por descrever o experimento preocupando-se em relatar as razões pelas quais o experimento não dera conforme o esperado. Mencionaram fatores ambientais, tais como sol e vento, que provocaram a desidratação dos feijões e, portanto, seu não desenvolvimento.

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Em contrapartida, os alunos das 2 as séries, em sua maioria, mencionaram de 1 a 3 dos aspectos de NdC discutidos. Isso nos mostrou que, efetivamente, uma discussão explícita feita de forma reflexiva faz muita diferença quanto ao reconhecimento dos fatores envolvidos na produção doe conhecimentos científicos.

Vale ainda mencionar que entre os aspectos mais mencionados encontramse a criatividade e a necessidade de recursos. Em uma porcentagem mais baixa, a necessidade de pesquisa prévia aparece à frente da possibilidade de fraude e da ausência de neutralidade. A ausência de neutralidade em último lugar nas menções poderia ser preocupante, mas acreditamos que, na verdade, apesar de ter sido discutido, ele não foi um aspecto significativo no caso dos nossos experimentos.

## Considerações finais

O desenvolvimento deste trabalho nos mostrou que ainda há um longo caminho a ser percorrido no que diz respeito ao letramento científico. No entanto, ele também nos mostrou que o caminho por nós escolhido é promissor. A abordagem explícita de aspectos de NdC como conteúdo a ser trabalhado no Ensino Médio parece ser fundamental para que os alunos sejam capazes de produzir em si mesmos conflitos cognitivos e, a partir disso, construir um perfil conceitual de forma a posicionarem-se com consciência e espírito crítico diante das ciências e suas tecnologias na contemporaneidade.

Afora isso, o projeto como um todo nos mostrou a potência dos trabalhos interdisciplinares, apoiados na experimentação, na ressignificação de conteúdos científicos já trabalhados - caso das 2 as e 3 as séries -, bem como a significação de conteúdos novos - caso das 1 as séries.

Esperamos, dessa forma, ter contribuído para a reflexão tão necessária ao ensino das ciências e, em particular, da Biologia e da Física.

## Referências

ACEVEDO, José Antônio et al . Mitos da didática das ciências acerca dos motivos para incluir a natureza da ciência no ensino de ciências . Ciência &amp; Educação, v. 11, n. 1, p. 1-15, 2005.

JAPIASSU, Hilton. Interdisciplinaridade e patologia do saber . Rio de Janeiro: Imago,1976.

LABURU, C. E.; ARRUDA, S. M. &amp; NARDI, R. Pluralismo metodológico para o ensino da ciência. Ciência e Educação, Vol. 9, n. 2. 2003.

MEDEIROS, A; BEZERRA, S. A natureza da ciência e a instrumentação para o ensino da Física . Ciência &amp; Educação, v. 6, n. 2, p. 107-117, 2000.

MORTIMER, Eduardo F. Evolução do atomismo em sala de aula: mudança de perfis conceituais . São Paulo, Faculdade de Educação da USP. (Tese, Doutorado), 1994.

SAVIANI, Demerval; DUARTE, Newton (orgs.). Pedagogia histórico-crítica e luta de classes na educação escolar . Campinas, São Paulo: Autores Associados, 2012.

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