Ciências A experimentação nas aulas de Ciências · Ciências 1 / 1 Apresentação Etapa 1: O curso está dividido em oito etapas. Na primeira, você vai poder conhecer um pouco

A experimentação nas aulas de Ciências

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Ementa

Curso elaborado por Leandro Holanda Fernandes de Lima

A experimentação nas aulas de Ciências é uma forma de aguçar o olhar dos alunos para a investigação científica e, mais do que isso, engajá-los nas aulas. Neste curso, vamos discutir como selecionar os conteúdos e as habilidades pedagógicas que queremos que os alunos desenvolvam, apresentar dicas úteis para o momento de elaborar um experimento um roteiro e avaliar roteiros experimentais. Você ainda vai ter a chance de desenvolver seu próprio roteiro, aplicando o que aprendeu no curso. Esperamos você!

Mestre em Ciências pela Universidade de São Paulo (USP). Especialista em Tecnologias Educacionais pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP). Atualmente é assessor pedagógico de Ciências no Colégio Albert Sabin, em São Paulo, e professor de Tecnologias Educacionais Aplicadas à Educação na Faculdade SESI de Educação. Já trabalhou como professor de Química e assessor para a produção de material pedagógico de Química para a Editora Moderna. Atuou também como consultor em projetos educacionais com foco em tecnologia e inovação na Fundação Lemann. É um dos autores do livro intitulado Ensino Híbrido: Tecnologia e Personalização na Educação, publicado, em 2015, pela Editora Penso.


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ApresentaçãoEtapa 1: O curso está dividido em oito etapas. Na primeira, você vai poder

conhecer um pouco mais sobre a proposta do curso. Na segunda, vamos falar um pouco mais sobre a experimentação em Ciências Naturais e suas possibilidades. Na etapa 2, vamos discutir como selecionar os conteúdos e as habilidades pedagógicas que queremos que os alunos desenvolvam em um experimento de acordo com a Base Nacional Comum Curricular. Já a etapa 3 trará dicas úteis para a hora de formular um experimento. Avançando para a etapa 4, realizaremos um estudo de caso e avaliaremos roteiros experimentais com características diferentes a fim de compreender como podemos tornar o processo mais ou menos ativo para os estudantes. Para finalizar o curso, na etapa 5, você será desafiado a criar um roteiro experimental aplicando o que aprendeu neste curso. Ao cumprir todas as etapas, responder aos testes de múltipla escolha e nos enviar sua proposta de prática, você receberá um certificado de conclusão emitido pela Nova Escola e pelo Instituto Singularidades, instituição de ensino superior reconhecida pelo MEC.

Contamos com você ao longo dessa jornada!


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Experimentação no ensino de Ciências

Etapa 2: Agora que você já viu o vídeo, vamos sistematizar alguns pontos?

1 – Uma experiência é algo que pode ter relação com o que o aluno aprende nas aulas de Ciências, mas não apenas com um único experimento, já que compreende um conjunto mais amplo de vivências. Os melhores termos são experimento, que trata diretamente de uma atividade científica, e atividade prática.

2 – A experimentação não dá conta de fazer com que os alunos aprendam todos os conteúdos de Ciências, porém é uma ferramenta valiosa para aumentar o engajamento e desenvolver o método científico com os estudantes.

3 – Existem várias classificações sobre a experimentação de Ciências. Nós estamos utilizando uma bem simples, que prevê dois tipos de experimentos:

- Verificação: São os experimentos que ajudam a fixar ou verificar um conceito que foi abordado em uma aula teórica. Eles são necessários, muitas vezes, porque o fenômeno observado é muito complexo para o aluno compreender por meio de investigação. Os grandes equívocos acontecem na elaboração da proposta ou do roteiro, que costumam entregar o objetivo no próprio título e não engajam os estudantes.

- Investigação: São as atividades práticas que levam o aluno a compreender fenômenos pela observação e pelo questionamento. Com as perguntas corretas, o experimento pode se tornar muito intrigante para os estudantes e promover um aprendizado significativo.

4 – Duas etapas importantes para o desenvolvimento de experimentos investigativos, de acordo com o livro Ensino de Ciências por Investigação, organizado por Dietrich Schiel


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e Angelina Sofia Orlandi, são:

- Problematização: Quando criamos situações-problema ou questões norteadoras que envolvem os alunos no levantamento de hipóteses. Por exemplo, em uma escola que se encontra em uma região com alto índice de casos da dengue, como é o caso da minha, pode-se criar uma situação que leve aos alunos aprenderem mais sobre o ciclo reprodutivo do aedes aegypti.

- Levantamento de hipóteses: Quando, diante de uma situação, os alunos formulam proposições ou deduções sobre ela. Um exemplo, pensando no mesmo caso apresentado no tópico anterior, pode ser os alunos levantarem hipóteses sobre o motivo da região ser foco do mosquito da dengue e realizarem experimentos de testagem para quantificar a incidência do inseto em diferentes horários do dia.

5 – Estas recomendações permitem que o experimento ganhe um tom dialógico e participativo, por meio do qual os alunos podem realizar experiências que se aproximam mais do método científico.

6 – Se o experimento não der certo, não tem problema. Lembre-se, ele não precisa ser perfeito, precisa ser real. O mais importante é que os alunos aprendam sobre as dificuldades e discutam os resultados, sendo eles positivos ou não. Para Marcelo Giordan, autor do artigo O papel da experimentação no ensino de Ciências, “uma experiência imune a falhas mimetiza a adesão do pensamento do sujeito sensibilizado ao que supõe ser a causa explicativa do fenômeno, em lugar de promover uma reflexão racionalizada”.

Bom estudo e até a próxima etapa.


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SAIBA MAIS SOBRE A INVESTIGAÇÃO DO ENSINO DE CIÊNCIAS:

- O QUE ENSINAR EM CIÊNCIAS- ENSINO DE CIÊNCIAS POR INVESTIGAÇÃO

Saiba mais sobre a investigação do ensino de ciências


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Objetivos pedagógicos do experimento

Etapa 3: Vamos falar mais sobre a Base Nacional Comum Curricular (BNCC)? O documento, homologado no final de 2017, está estruturado em unidades temáticas que abrangem diversas habilidades. As habilidades estão pautadas em processo, práticas e procedimentos que se tornam mais complexos ao longo do Ensino Fundamental. Cada uma delas é regida por um verbo, o que deixa claro qual a intenção dos procedimentos investigativos.

Por exemplo, verbos como apresentar e relatar estão ligados diretamente ao desenvolvimento de procedimentos de comunicação que estão presentes no processo investigativo, como já falamos. Por sua vez, o verbo observar revela a intenção de que o aluno seja capaz não apenas de descrever diretamente um fenômeno, mas de fazer o levantamento de hipóteses que podem surgir por meio da observação.

Para nos ajudar a compreender melhor essa questão, escolhi o tema misturas e métodos de separação, que vai aparecer também nos estudos de caso das etapas seguintes.

Na BNCC, este conteúdo aparece no 6o ano, no eixo de Matéria e Energia. Uma das habilidades relacionadas a ela é a EF06CI01: Classificar como homogênea ou heterogênea a mistura de dois ou mais materiais (água e sal, água e óleo, água e areia etc.), sobre a qual falamos no vídeo.

Partindo do conhecimento científico de que em uma mistura, a fase é um aspecto visual contínuo, na qual não é possível identificar a presença de outras substâncias (é impossível diferenciar uma substância e uma mistura homogênea a olho nu), quais situações de aprendizagem e experimentação podemos propor aos alunos?

Vale dizer que, no 6º ano, os alunos não possuem o conceito de substância e nem precisam ter, já que vamos trabalhar com uma


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abordagem macroscópica da matéria e com propriedades visuais, como as fases.

Se colocarmos na frente dos alunos um copo com água e outro copo com água e sal, é bem possível que eles não consigam diferenciar um sistema do outro. Eles não conseguiriam observar e identificar fases ou se a mistura é homogênea ou heterogênea.

Em uma abordagem investigativa, pautada no levantamento de hipóteses, poderíamos propor que os próprios alunos realizassem um experimento, fazendo algumas misturas, da água e do sal, por exemplo. Em seguida, perguntaríamos: O que aconteceu com essa mistura? Por que o sal desapareceu?

Dessa forma, com os questionamentos certos e uma comunicação adequada, os alunos conseguem compreender na prática o que é uma mistura homogênea, e também o conceito de fase.

Um segundo exemplo de habilidade é a EF06CI02: Identificar evidências de transformações químicas a partir do resultado de misturas de materiais que originam produtos diferentes dos que foram misturados (mistura de ingredientes para fazer um bolo, mistura de vinagre com bicarbonato de sódio etc.).

Com base nela, podemos propor um experimento no qual os alunos vão misturar vinagre e bicarbonato de sódio e observar o que ocorre.

Se o título for Reações Químicas, o aluno já sabe imediatamente o que vai acontecer, não é mesmo? Então, vale pensar em outro.

Nesse experimento, que pode ser realizado junto com o anterior, dispomos várias substâncias para os alunos e eles devem explicar o que acontece quando eles formam misturas binárias. Essa sugestão costuma motivar muito os estudantes, que logo passam a se achar os maiores cientistas ao fazer a mistura que quiserem.


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Como eles não sabem o que vai acontecer, é uma oportunidade para incentivarmos a observação e o levantamento de hipóteses. A partir disso, conseguimos sistematizar as evidências de uma transformação química.

Assim não é bem mais interessante do que aprender com desenhos e esquemas na lousa? A vantagem da experimentação no ensino de Ciências é justamente podermos visualizar o fenômeno real.

Além disso, essas propostas de atividade prática, colocam o aluno em um papel mais ativo, o que é o grande objetivo das experimentações. Não se esqueça disso! Até a próxima etapa.

CONHEÇA A BASE NACIONAL COMUM CURRICULAR:

- A BASE DE CIÊNCIAS (a partir da página 323)- GUIA DE LEITURA DA BASE

Conheça a Base Nacional Comum Curricular


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Abaixo, vocês encontram a lista de dicas sobre a qual eu falei no vídeo de maneira mais completa. Boa leitura!

1- Observe com cuidado se o título do experimento não revela o que será observado ou investigado. Por exemplo, no lugar de “Observando o efeito da luz do sol no crescimento das plantas” porque não propor uma questão norteadora como “Qual o efeito da incidência da luz solar nas plantas?”. Assim, incentivamos os alunos a levantar hipóteses a partir da observação de plantas em diferentes condições.

2- Uma das grandes tendências no ensino de Ciências é que o aluno coloque a mão na massa, ou seja, que ele tenha uma participação ativa e não receba tudo pronto para o experimento. Esta é a ideia está por trás do movimento maker, por exemplo. De uma maneira muito simples, conseguimos trazer um pouco desta ideia para os experimentos. Basta dispor na bancada os materiais que serão necessários para a experimentação e pedir aos próprios alunos que criem seus roteiros experimentais. Isso pode ser feito, por exemplo, na construção de um filtro caseiro. Em vez de oferecer o passo a passo de como montá-lo, disponibilize os materiais (terra, cascalho, areia, sucatas etc.) e deixe que cada grupo desenvolva o seu. Eles podem até utilizar as mídias digitais para se inspirar.

3- Adaptar materiais é essencial em um laboratório escolar, já que os equipamentos científicos específicos costumam ser muito caros (um funil de vidro, por exemplo, pode custar até 50 reais). Fiz um tutorial, que você pode conferir logo abaixo, mostrando como transformar uma garrafa PET em um funil. Neste link, você pode ler um relato de um professor que produziu biodiesel, um experimento que é bastante complexo, usando apenas materiais de fácil acesso.

4- Nunca se esqueça de repassar as dicas de segurança.

Dicas para elaborar um experimento

Etapa 4:


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Entre elas: Não é permitido experimentar nada, nem cheirar diretamente e o material deve ser descartado adequadamente ou reaproveitado, dependendo de cada experimento. E se for usar substâncias químicas perigosas, consulte o procedimento de segurança necessário e como descartá-las. Na internet, é possível encontrar vários exemplos de manuais de segurança.

5- Prepare perguntas para fazer aos alunos durante os experimentos e peça para que eles registrem as anotações. Há três formas de se fazer isso, segundo o livro Ensino de Ciências por Investigação, organizado por Dietrich Schiel e Angelina Sofia Orlandi:

• Registro individual: Quando o aluno anota suas hipóteses e observações. Pode ser um caderno de bordo ou um roteiro de experimento.• Registro coletivo: Pode ser construído em painéis ou por meio do compartilhamento de hipóteses e conclusões em rodas de conversa. • Registro do professor: Anotações sobre as observações que ele fez em relação à aprendizagem dos alunos e ao próprio desenvolvimento das suas propostas experimentais, o que permite que ele reflita e melhore sua prática.

6- Proponha experimentos em duplas ou trios, eles são sempre mais interessantes, já que promovem a colaboração e a troca de conhecimento entre os alunos. Mas não se empolgue, grupos muito volumosos podem fazer com que alguns alunos não participem das atividades.

7- Organize os materiais com antecedência. A falta deles pode causar frustração entre os estudantes. Caso necessário, peça para a própria turma colabore, juntando sucatas ou trazendo materiais de fácil acesso. Converse com os alunos antes de propor o experimento e sempre tenha um plano B caso eles não consigam trazer o material.


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8- Sempre que possível, use tecnologias digitais junto com os experimentos. Os roteiros, por exemplo, podem ser disponibilizados digitalmente por meio de ferramentas gratuitas do Google ou da Microsoft. Já os relatórios podem ser feitos em vídeo, usando câmeras fotográficas ou celulares. Neste artigo, você encontra mais ideias de como integrar tecnologias digitais em sua aula.


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O estudo de caso que eu proponho a vocês é a análise de dois roteiros experimentais. Vamos, então, imaginar uma situação. Após explicar os conceitos de fase, misturas e transformações, o professor decide que é hora de aplicar algo mais prático e encontra os dois modelos abaixo.

MODELO DE EXPERIMENTO 1MISTURAS E FILTRAÇÃO

Materiais: Água, areia, vinagre, bicarbonato de sódio, sal, óleo, filtro de papel qualitativo, funil de vidro, erlenmeyer, 4 tubos de ensaio, bastão de vidro e espátula.

Procedimento:1. Em um tubo de ensaio, realize as misturas abaixo e classifique-as como mistura homogênea, heterogênea ou reação química:Água + sal = ________ (Mistura homogênea)Água + areia = ________ (Mistura heterogênea)Vinagre + bicarbonato = ________ (Reação química)Água + óleo = ________ (Mistura heterogênea)

2. Usando o filtro de papel, o funil de vidro e um erlenmeyer realize a filtração da mistura de água e areia e faça um desenho demonstrando cada substância após o procedimento.

Questões:1. Nas misturas heterogêneas da parte 1, quantas fases você observou em cada uma?Resposta: Duas fases.

Estudo de caso Etapa 5:


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2. Que método de separação pode ser usado para separar a água e o óleo?Resposta: Decantação ou o uso de um funil de decantação.

Analisando esse roteiro, responda:Quais são os pontos fortes e os pontos fracos deste experimento? É um experimento com maior foco na investigação ou na verificação?

COMPARE A RESPOSTA Pontos fortes: O experimento é simples de ser aplicado, os alunos conseguem resolver facilmente. O roteiro é claro e organizado.

Pontos fracos: O título entrega o objetivo do experimento. Neste caso, o título poderia ser “Como identificar e separar misturas?”.

A atividade é pouco desafiadora. Seria mais interessante que ela fosse problematizada ou tivesse uma pergunta norteadora para guiar a experimentação. As questões ao final do experimento parecem não se conectar diretamente com a prática. As perguntas poderiam estar direcionadas para o levantamento de hipóteses ou para a explicação do que foi observado.

Além disso, exige materiais de difícil acesso, como vidrarias e papel filtro qualitativo. O experimento poderia ser feito com materiais mais simples como copos descartáveis e palitos de madeira.

Por fim, o experimento possui foco na verificação de conteúdo. Os alunos precisam conhecer os conceitos


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de misturas homogênea e heterogênea e também os métodos de separação de misturas para poder concluir as duas etapas. Poderia ser mais investigativo se propusesse situações nas quais o aluno pudesse levantar e testar hipóteses. Uma possibilidade seria oferecer misturas e disponibilizar os materiais para que o aluno descobrisse qual o melhor método para separá-la.

MODELO DE EXPERIMENTO 2MISTURANDO AS COISAS

Materiais: Copos descartáveis, colher de plástico, água, areia, óleo, sal, açúcar, bicarbonato de sódio, vinagre, filtro de café, sucata (garrafas PET, caixas de leite), tesoura sem ponta e caneta permanente. (Disponibilize o material em uma bancada de fácil acesso)

Organização: Em duplas ou em trios

Procedimento:1 - Existem algumas substâncias que foram fornecidas pelo seu professor, como água, areia, óleo, sal, açúcar e vinagre. Realize a maior quantidade de misturas binárias (de até duas substâncias) possíveis e registre o que acontece em cada um dos casos. Não descarte as misturas, vamos usá-las na próxima etapa.


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Orientação para o professor: Ao final desta etapa, faça uma roda com os alunos e pergunte quais misturas são homogêneas, quais são heterogêneas e quais misturam deram origem a uma reação. Confira também quantas combinações os alunos conseguiram realizar.

Resposta:

2 - Você consegue separar as misturas que fizeram? Primeiro, identifique e escreva abaixo quais as misturas podem ser separadas usando os materiais que vocês possuem (observe sobre a mesa o que foi disponibilizado pelo seu professor). Resposta:

Agora que já escolheram o que vão separar, mãos à obra. Não se esqueça de descrever o nome do método, ou descrever como realizaram a separação das misturas.

Resposta:

Orientação para o professor: Ao final desta etapa, faça uma rodada de perguntas sobre como os alunos separaram as misturas. Aproveite para explicar os conceitos de filtração e decantação, com base nos exemplos relatados pelos alunos.

Analisando este roteiro, responda:Quais são os pontos fortes e os pontos fracos deste experimento? É um experimento com maior foco na investigação ou na verificação?


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COMPARE A RESPOSTA: Pontos fortes: O roteiro traz uma sequência desafiadora para os alunos. São usadas habilidades de Matemática, como raciocínio lógico, criatividade e resolução de problemas, que visam engajar os alunos. As etapas são norteadas por questões, o que deixa o processo mais instigante para o estudante.

Os materiais são de fácil acesso, sendo possível de serem encontrados em mercado ou farmácia ou, ainda, trazidos de casa pelos alunos.

Além disso, possui um caráter mais investigativo, propondo que o aluno desenvolva uma solução com os materiais disponíveis.

Pontos fracos: A comanda dos registros não é clara e, por isso, são necessárias rodadas orais para ter certeza de que os alunos chegaram na conclusão esperada. Poderia conter alguns tópicos de guia, por exemplo:• Liste os materiais que vocês usariam para separar a mistura.• Pense em como vocês pretendem separar a mistura.• Descreva a mistura que vocês pretendem separar.• Reflita, após realizar o experimento, sobre o que você faria de diferente em relação a sua proposta inicial.


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Agora que você já está expert em produzir e escolher roteiros que ajudem a engajar os alunos, temos um desafio para você na próxima etapa. Te esperamos por lá!Análise dos

Experimentos e Roteiros

Etapa 6:

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Para continuar estudando...

Etapa 8: PONTO CIÊNCIANo site do Ponto Ciência é possível encontrar uma série de atividades experimentais, organizadas por área de conhecimento e com possibilidade de download em PDF.

MANUAL DO MUNDOO canal Manual do Mundo, do YouTube, é uma excelente ferramenta para aprender experimentos simples e com materiais de fácil acesso.

ENSINO DE CIÊNCIAS POR INVESTIGAÇÃOEm várias partes deste curso, citamos este livro. Trata-se de uma obra organizada pela USP, UFSCar e pela Academia Brasileira de Ciências. Nela é possível encontrar referenciais teóricos importantes para a experimentação, além de roteiros e descrição de atividades experimentais com foco na investigação.

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