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Licenciatura em ciências · USP/ Univesp

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3.1 Iniciando a conversa 3.2 Introdução 3.3 O saber quotidiano e sua validade3.4 O saber quotidiano: uma abordagem conceitual

3.4.1 Dependência de contexto3.4.2 Terminologia não padronizada3.4.3 Singularidade conceitual3.4.4 Socialização precoce3.4.5 Coerência

3.5 O saber científico: evidenciando contrastes3.5.1 Independência de contexto3.5.2 Terminologia padronizada3.5.3 Interdependência conceitual3.5.4 Socialização tardia3.5.5 Conflitos e contradições

3.6 Linguagens da Ciência e do quotidiano3.7 A abordagem experimental na escola: o ciclo empírico completo

3.7.1 Experimentos motivacionais3.7.2 Experimentos de observação3.7.3 Experimentos controlados3.7.4 Exposição de resultados3.7.5 Experimentos e avaliação

3.8 Experimentos e tecnologias3.9 Experimentos, tecnologias e “o melhor dos mundos”3.10 RecapitulandoReferências

Nelio Bizzo

3DISCURSO QUOTIDIANO, DISCURSO CIENTÍFICO E

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: APORTES HISTÓRICOS E DIDÁTICOS

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Projeto de Ensino de Ciências I: bases teóricas

Licenciatura em Ciências · USP/Univesp · Módulo 7

3.1 Iniciando a conversa A linguagem da ciência difere bastante daquela utilizada no uso diário. Nesta aula, são

analisadas características dos saberes que veiculam, confrontando o conhecimento quotidiano

e o científico. Sem pretender estabelecer uma hierarquia entre eles, são exploradas suas parti-

cularidades e contrastes, que serão essenciais para planejar atividades referentes ao ensino das

ciências. Ao final, é feita uma exposição sobre o papel do experimento para os cientistas e

para os professores de ciência, discutindo diferentes possibilidades, incluindo também as novas

tecnologias de comunicação e informação.

3.2 Introdução Nesta aula, focalizaremos uma das bases do discurso, que é o saber, os conhecimentos

que ele veicula. É comum ouvir a expressão “senso comum” como uma definição de algum

conhecimento compartilhado por uma grande coletividade, que se opõe de maneira frontal ao

conhecimento científico, partilhado por uma pequena parcela da população, de alguma maneira,

iniciada em alguma corporação acadêmica.

Ao mesmo tempo, essa forma de entender as diferentes formas de conhecimento acaba

por conduzir a uma visão muito particular de sua validação como “verdade”. Trata-se de uma

perigosa maneira pela qual se pode difundir uma ideia equivocada de ciência, o que contribui

para abalar sua credibilidade e prestígio social. Veremos neste texto como é possível reconhecer

a validade em diferentes formas de conhecimento e de que forma é possível contrastar o

conhecimento científico com o quotidiano, sem incorrer naquilo que foi discutido ao

final do texto anterior, ou seja, fazer das aulas de ciências um exercício de inculcação de valores.

3.3 O saber quotidiano e sua validadeO cientista inglês Charles Darwin, quando esteve no Brasil, andou pelo interior do norte

fluminense e ouviu uma história sobre um porco, que tinha entrado numa roça de mandioca e

http://pt.wikipedia.org/wiki/Charles_Darwin

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3 Discurso quotidiano, discurso científico e procedimento experimental: aportes históricos e didáticos


acabou morto depois de se refestelar com as raízes suculentas da plantação. Isso deixou Darwin

aterrorizado a ponto de recusar mandioca em qualquer refeição. Se aquele alimento tinha

envenenado os porcos, ele seria muito provavelmente tóxico para os seres humanos na mesma

medida. Esse era um pensamento razoável.

Ele estava, em abril de 1832, em companhia de um mercador escocês que traficava escravos

e no qual ele não confiava nem um pouco. Assim, deve ter ouvido dele que os indígenas

brasileiros tinham desenvolvido um método seguro para consumir a popular mandioca.

Mas isso parece não tê-lo convencido a ampliar sua refeição e incluir a raiz suspeita, totalmente

desconhecida na Inglaterra.

O processamento culinário da mandioca é seguro e foi desenvolvido pelos índios brasileiros

há milhares de anos. Trata-se, na verdade, de uma tecnologia bastante sofisticada, que hoje

alimenta milhões de pessoas em muitas partes do planeta, em especial em áreas quentes da

África, onde a carência alimentar é muito grande. A mandioca é considerada uma planta ideal

para servir de ração a animais, pois a parte aérea tem em torno de 20% de proteína bruta,

enquanto as raízes têm alto teor energético, combinando duas formas de amido, e baixo teor

de proteína (2% - 3%). No entanto, quando partes inteiras cruas são trituradas na mastigação

dos animais, pode se formar um composto altamente tóxico (ácido cianídrico). A trituração,

por meio da moagem ou socamento, e posterior exposição ao sol, constitui forma eficaz de

volatilizar a substância tóxica, tornando a planta comestível.

A tecnologia indígena para consumo humano inclui o repouso das raízes na água do rio,

com posterior moagem e desidratação sob calor, excelentes formas de baixar os níveis de toxici-

dade do alimento a níveis mínimos. As substâncias potencialmente tóxicas são solúveis em água

e sensíveis à radiação solar e ao calor, em situações de exposição ao ar. Já foram confirmados os

fundamentos químicos das práticas indígenas.

A questão básica a reconhecer refere-se ao fato de o saber desenvolvido pelos indígenas

ter sido inteiramente independente de qualquer forma de prescrição científica. A seleção de

variedades menos tóxicas, as chamadas variedades “mansas”, foi mais recente. No entanto, para

a produção de farinha, as variedades “bravas” são ainda as preferidas, pois são mais produtivas e

requerem menos insumos e tratos culturais na lavoura. As farinhas continuam a ser produzidas

devido à tecnologia indígena nutricional. Trata-se de uma forma de conhecimento quotidiano

e tradicional de grande validade e relevância social.

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Veremos adiante que, quanto aos indígenas, essas questões sequer eram cogitadas.

3.4 O saber quotidiano: uma abordagem conceitualAbordaremos rapidamente algumas das mais importantes características do conhecimento

que comumente é compartilhado nas comunidades em que vivem os alunos da educação básica.

3.4.1 Dependência de contexto

O fato de os indígenas da região amazônica

terem desenvolvido uma biotecnologia de produção,

purificação e consumo de mandioca, há cerca de

6.000 anos, não trouxe nenhum progresso para

outras culturas. É interessante que algumas gramíneas

do gênero Cynodon, e mesmo o sorgo, tenham

potencial cianogênico, e bem poderiam ter-se

beneficiado da extensão dessas técnicas, embora este

último tenha origem na África, e não na América, e

o registro mais antigo de seu cultivo tenha ocorrido

há cerca de 5.000 anos, no Egito.

Essa é justamente uma das características do

saber quotidiano. Ele se desenvolve e é aplicável

sempre em contexto específico. O fato de ter-se desenvolvido um conjunto de técnicas para

tornar a mandioca livre dos resíduos cianogênicos na região amazônica não poderia ter tido

nenhuma consequência para o sorgo, mesmo que ele estivesse sendo cultivado no mesmo lugar

– e não do outro lado do Atlântico.

Isso pode, então, indicar-nos que todas as formas de saber quotidiano são igualmente válidas, tanto quanto o próprio conhecimento cientí-fico? Ou, então, que todos os vegetais devam passar por essas técnicas?

Figura 3.1: Técnica indígena para o preparo da mandioca para extração do ácido cianídrico, no Alto Xingu. / Fonte: adaptado de Gastropedinutri, 2010.

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3.4.2 Terminologia não padronizada

Essa validade local do saber quotidiano explica em parte uma de suas características mais

distintivas, que se refere à sua total falta de elementos de padronização de qualquer tipo, de

terminologia inclusive. Dentro do mesmo exemplo, podemos lembrar facilmente que, em dife-

rentes lugares do Brasil, a mandioca é conhecida por diferentes nomes, como aipim e macaxeira.

Isso seria esperado, diante da grande dimensão territorial do país e da enorme diversidade

cultural. Mas não se cogita nenhum tipo de ação futura no sentido de escolher apenas um desses

nomes para ser utilizado em todo o território nacional. A ideia é até absurda.

Na verdade, essa diversidade linguística está atrelada a certos tipos de conhecimento

quotidiano, uma vez que pode identificar até mesmo o regionalismo do contexto de seu

uso. Seja como for, a falta de uma terminologia padronizada não é vista como um tipo de

“primitivismo”, no sentido de que no futuro ela será de alguma forma alcançada. Ela tampouco

é tida como sinal de “imaturidade” do conhecimento, mas até como uma de suas características

culturais inerentes.

3.4.3 Singularidade conceitual

Analisando essas duas características do conhecimento quotidiano que acabamos de ver,

poderemos imediatamente perceber uma outra, delas decorrente, que é sua particularidade,

que podemos definir como singularidade, em oposição à interdependência, dos conceitos

relacionados. Tomando nosso exemplo inicial, veremos que a dependência de contexto faz do

conhecimento quotidiano algo extremamente particularizado, aplicável a um conjunto muito

restrito do universo de fenômenos e experiências vivenciadas por uma comunidade. Essa é a

razão de os avanços conseguidos com a mandioca não terem alcançado a cultura do sorgo ou

de qualquer outra planta, ainda que isso fosse possível.

Do ponto de vista do saber quotidiano, a realidade é extremamente complexa e não pode

ser entendida de maneira global, a não ser de pontos de vista estranhos à ciência, como visões

místicas de cosmogonias intimamente arraigadas nas tradições locais. Essa particularidade esten-

dida a todos os problemas que enfrenta conduz a um repertório de conhecimentos extremamente

diversificados, com pouca profundidade, e comumente de cunho utilitário, como a medicina

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das comunidades tradicionais à base de ervas e substâncias pouco elaboradas. Da mesma forma,

é comum que esse conhecimento e seus praticantes assumam uma postura inflexível, no sentido

de seguir rigidamente um conjunto de procedimentos para alcançar determinado fim, ainda

que não se conheçam as razões para fazê-lo.

3.4.4 Socialização precoce

Muito presente nas práticas sociais, os jovens travam contato com diversas formas de conhe-

cimento quotidiano desde a mais tenra idade. Isso faz com que seja transmitido de uma geração

a outra de maneira muito eficiente, envolvendo, por vezes, destrezas na forma de manipulações

ou procedimentos práticos. É interessante que essa transmissão cultural esteja dissociada, em

princípio, da escolaridade formal e mesmo do domínio de técnicas como a comunicação escrita,

embora não se oponha a elas.

Frequentemente, essas formas de conhecimento quotidiano estão ligadas a percepções

do mundo que conjugam evidências às crenças e valores compartilhados pela comunidade.

Essa eficiência da transmissão pode até mesmo se revelar como um grande problema para a

escolarização posterior, que irá encontrar já sedimentado um conjunto de crenças e valores

esculpidos desde os primeiros anos da vida em família e a sociedade e que, por vezes, se apoiam

em evidências empíricas, ainda que difusas ou sem controle efetivo.

ExemploA ideia de que há roupas quentes e frias, revestimentos para pavimentos igualmente quentes e frios, é um tipo de conhecimento que se respalda em sensações que a própria criança experimenta. Certo tipo de roupa nos leva a transpirar, enquanto outra pode nos deixar com muito frio em certos ambientes. Isso ajuda a fazer a criança crer que a lã seja “quente” e o algodão “frio”, da mesma forma que pavimentos cerâmicos ou pétreos, enquanto assoalhos de madeira sejam, ao contrário, considerados “quentes”. Não será tarefa fácil levar jovens alunos a concluir que a temperatura de todos os objetos de certo local estão em equilíbrio térmico e, portanto, não podem ser inerentemente “quentes” ou “frios”.

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3.4.5 Coerência

Quando uma mãe diz a seu filho que ele deve levar uma blusa “quente” antes de sair de

casa, mesmo que ele esteja a caminho de sua tese de doutorado, dificilmente ouvirá como

resposta uma explanação termodinâmica sobre o equilíbrio térmico e a cinética das partículas.

De alguma maneira, faz parte da eficiência comunicativa no convívio social do dia a dia a

flexibilização dos significados, conciliando situações nas quais há contradição entre diferentes

formas de ver ou entender fenômenos.

Essa forma de entender o mundo admitindo contradições, sem pretender isolar o mérito

relativo de diferentes explicações faz parte de nossa experiência diária e não nos parece incomodar.

Por exemplo, em certas culturas, reconhece-se que certas feições do recém-nascido podem ser

consequência de alguma experiência da mãe durante a gestação, como, por exemplo, passar

“vontades”, em especial de alimentos. Ao mesmo tempo, reconhece-se amplamente a influência

da tendência familiar, que faz os filhos se parecerem com os pais. Muitas comunidades mantêm

simultaneamente essas duas formas de perceber a herança. Disso não resulta a necessidade de

que algum líder local se encarregue de eliminar uma das duas formas de crença, que podem

coexistir sem que a existência de uma implique a fragilização da outra.

3.5 O saber científico: evidenciando contrastesUma vez que delineamos características distintivas do conhecimento quotidiano, depois de

termos reconhecido seu contexto de validade, iremos expor os principais contrastes que podem

ser evidenciados em relação ao conhecimento científico. Essa abordagem tem por objetivo mais

profundo tornar evidente o que se espera da inserção no mundo da ciência na escola. Ele deverá

perceber que a forma pela qual apreendeu a lidar com o conhecimento, em sua vida quotidiana,

admite alternativas igualmente válidas, e que podem se mostrar mais adequadas em certas aplicações.

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3.5.1 Independência de contexto

O conhecimento científico busca generalizações que possam ser aplicadas em diferentes

contextos. O próprio fato de termos utilizado a expressão “cianogênico” no exemplo inicial

é indicativo nesse sentido. Pode-se mesmo identificar como científica uma afirmação relativa

a um contexto mais amplo. No caso citado, é possível relacionar a toxicidade das substâncias

presentes na mandioca com vias bioquímicas intracelulares, no caso o ciclo de Krebs.

Ao dizer que os casos da mandioca e do sorgo, e de outras gramíneas, são similares, tem-se

uma outra indicação nesse sentido. As soluções eventualmente úteis em um caso poderiam ser

estendidas ao outro como consequência desse afastamento de contextos específicos e busca

de generalizações. No outro exemplo, ao dizer que não existem roupas ou revestimentos de

pavimento intrinsecamente “quentes” (ou “frios”), estaríamos apresentando um quadro que

bem poderia ser aplicado a qualquer objeto de mesmo tipo, como talheres, pratos, canetas etc.

3.5.2 Terminologia padronizada

Para buscar generalizações, afastando-nos de contextos de validade restritos e particularizados,

devemos recorrer a termos que sejam compartilhados por uma comunidade mais ampla do que

aquela do nosso convívio social. Isso nos leva a buscar maneiras de padronizar termos e nomes

com os quais o conhecimento científico é edificado.

Essa busca de uniformização tem razões históricas importantes. Desde a segunda década do século XVII era tradicional na vida intelectual sueca levar os médicos em formação a terminar seus estudos no exterior, em especial na Holanda. Entre as razões figuravam a riqueza das publicações do país, que atraíam autores de diversos países onde existiam restrições religiosas. Assim, Carlos Lineu seguiu para lá para realizar seus estudos de doutorado, depois de ter estudado medicina por sete anos, desde 1728, em Uppsala, na Suécia, sua terra natal. Lineu levava consigo um manuscrito, depois de ter experimentado as complicações decorrentes da existência de diferentes plantas em diferentes lugares, para preparação de remédios. Esse manuscrito seria Systema Naturae, publicado poucos meses depois de ter-se matriculado na Universidade de Harderwijk. Seu sistema era, na verdade, uma simplificação das práticas usuais, que buscavam nomes com longas descrições; ele, como bom estudante de Aristóteles, acreditava que seria possível designar uma espécie por suas características genéricas e específicas. Isso o levou à nomenclatura binária, em utilização até a atualidade.

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O trabalho de sistematização de Lineu configura apenas uma das facetas desse esforço

de padronização de terminologia no universo científico. É importante não perder de vista que

isso ocorre continuamente nos mais variados campos do conhecimento científico, como as

unidades de medida. O Sistema Internacional é outro exemplo, mais recente, mas que ilustra

bem essa busca por padronização.

Essa característica está intimamente relacionada a uma outra, muito ligada à imagem do

ensino de ciências, que é a memorização de termos técnicos, como se ela fosse o principal

objetivo de sua existência no currículo. Embora seja necessário memorizar alguma termino-

logia ao estudar ciência – imagine, por exemplo, um estudante de Geologia diante da escala

geológica – disso não decorre que repetir nomes e termos técnicos seja um indicativo objetivo

de aprendizagem efetiva. Ao mesmo tempo, não faz sentido satanizar a terminologia científica

e culpar o ensino de ciências pelo abuso de estratégias de memorização nas aulas de ciências.

A terminologia científica deve ser dosada ao longo do curso, introduzindo poucos termos

por aula, à medida que sejam efetivamente necessários. Isso pressupõe oportunidades de

aplicação daquilo que os estudantes estão aprendendo, o que muito frequentemente lhes é

negado diante de uma vaga promessa de que aquilo será útil no futuro.

3.5.3 Interdependência conceitual

O conhecimento científico, ao buscar generalizações e padronização que possibilitem

aproveitar aportes de diferentes fontes, consegue edificar uma compreensão do mundo muito mais

profunda do que o conhecimento quotidiano, no sentido de permitir estender a compreensão

humana com relativa segurança. Com a segurança dos consensos entre peritos, de que falamos

ao abordar o conhecimento conceitual no primeiro texto, é possível estabelecer teorias e leis,

que buscam a universalidade. Isso implica poder predizer o que ocorre com a gravidade de

Vênus ou Marte, ou qualquer corpo celeste massivo, por exemplo.

Da mesma forma, não é necessário realizar testes exaustivos com todos os mamíferos, ou

mesmo todos os eucariotos, para determinar se precisam de gás oxigênio como aceptor de

elétrons. A rigor, ao encontrar um animal de uma espécie ainda não descrita pela ciência no

interior de uma floresta em Bornéu, por exemplo, estamos diante de uma incógnita. Como

será que obtém energia? Como realiza a digestão? No entanto, ao saber que ele possui carac-

terísticas de insetos ou, então, de mamíferos, já será possível saber muitas coisas a seu respeito:

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em primeiro lugar, que ele precisa do gás oxigênio, por exemplo. Se for um inseto, será possível

saber que seu esqueleto é externo; se for mamífero, poderemos ter certeza de uma série de

características, a começar por detalhes de seus dentes.

Isso explica, em grande parte, as possibilidades, muito maiores do conhecimento científico

em relação a outras formas de conhecimento, de produzir o que tem sido chamado de conheci-

mento confiável (“reliabe knowledge”). Ele se baseia em consensos de comunidades críticas, que

podem se amparar mutuamente, construindo um edifício teórico vigoroso, cuja existência seria

impossível sem o escoramento de diferentes áreas, formando uma trama conceitual complexa.

Ao mesmo tempo, e não menos importante, deve-se reconhecer que esse escoramento

múltiplo tem um preço muito alto, uma vez que essas comunidades são críticas, e reveem seus

consensos de maneira mais ou menos regular. Assim, há risco permanente de fragilizar um

conceito, mesmo que bem estabelecido em algum momento anterior.

Isso determina certas qualidades para o resultado da aprendizagem nas ciências, que tem

sido chamado de realismo crítico. A expressão revela afastamento do construtivismo, ao

destacar o realismo, normalmente tido como uma aproximação ingênua da realidade, mas ao

ExemploO conhecido dinossauro Iguanodon foi identificado apenas por um único dente, daí o seu nome. Inicialmente, por seu tamanho, presumia-se que pertencesse a algum animal do tamanho de um rinoceronte. No entanto, os mamíferos têm em comum uma característica única, a de possuir um revestimento dentário típico e único no reino animal, o que explica ainda o fato de a maioria dos mamíferos possuir duas dentições. O esmalte prismático se forma lentamente pela deposição de sais de cálcio, formando o tecido mais mineralizado de todos os vertebrados. Assim, era possível ter certeza de que o dente achado, que se parecida com um dente de iguana gigante, não pertencia a nenhum mamífero, e o nome foi cunhado.Essas possibilidades de gerar conhecimento a partir de evidências que podem parecer muito restritas decorrem, na verdade, da grande interdependência conceitual do conhecimento científico. A segurança da descrição de um animal um pouco parecido com um iguana provinha de diversos conceitos. Um deles era o de que o dente, como dito, não continha estrutura típica de mamíferos (esmalte prismático); outra evidência era a de que ele fora achado em uma região (o Weald da região do Kent, no sul da Inglaterra) de terrenos antigos, do Jurássico e alto Cretáceo, em que nunca haviam sido encontrados restos de mamíferos. A geologia, a paleontologia, a anatomia comparada e a evolução biológica, se combinadas, podem dar uma sólida base para uma generalização como a descrição de um grande lagarto a partir de um único dente.

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mesmo tempo, ao ser crítico ele demonstra consciência dessas limitações, o que o traria de

volta às perspectivas construtivistas de ensino, que tomam o conhecimento como transitório

e provisório. Ele é resultado de influências da própria natureza do fenômeno, bem como de

características sociais e individuais.

3.5.4 Socialização tardia

As crianças e os jovens são expostos à cultura científica de maneira muito tardia e restrita.

Em muitos países, era necessária a chegada da adolescência para uma exposição metódica às formas

de construção do conhecimento científico. Por outro lado, os jovens são expostos a influências

culturais e religiosas desde a mais tenra infância, o que gera uma forma muito desigual de possi-

bilidades. Da mesma forma, os jovens são expostos muito tardiamente à possibilidade concreta de

construir conhecimento de maneira ativa, sendo obrigados a aceitar regras e padrões de comporta-

mento ligados à disciplina desde a infância. Isso configura uma situação na qual o estudante pode até

mesmo participar de aulas de ciências sem ter uma noção precisa de suas reais possibilidades.

Essa implicação é potencialmente perigosa se tivermos em mente que a aprendizagem da

ciência tem um componente intrinsecamente coletivo, e envolve discussão, teste, negociação

e compartilhamento de ideias, em nada parecido com um processo individual, no qual um

ExemploUm caso real pode ilustrar o efeito prolongado da imposição de padrões de comportamento e como isso afeta o ensino da ciência. Em uma aula introdutória para uma classe de alunos de 13-14 anos, que tinham um histórico escolar negativo, de repetidas retenções, foi apresentada uma situação na qual se apresentavam padrões de atividade de presas e de predadores. Certos roedores têm padrão de atividade noturno, outros têm padrão diurno. Certos predadores têm padrão de atividade diurno, enquanto outros costumam se alimentar à noite. Quando perguntados qual deveria ser o alimento de corujas, predadores sabidamente noturnos, os alunos responderam que a informação não constava do material didático que receberam. Os alunos então foram desafiados a deduzir se a coruja se alimentava de camundongos, ativos durante a noite naquela região, ou de preás, ativos durante o dia. A resposta dos estudantes foi imediata: “Mas pode?” A disciplina parecia ser um valor que se estende ao raciocínio e, de certa forma, isso de fato ocorre, se pensarmos em certos condicionamentos sociais, na esfera religiosa, militar etc. O ensino de ciências, em certo sentido, está ligado a uma certa “indisci-plina de pensamento”, no sentido de fazer com que os estudantes se permitam olhar para o mundo de maneira diferente daquela a que têm sido condicionados desde pequenos.

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aprendiz abraça ou rejeita inteiramente uma ideia em poucos instantes. Esse processo tem

uma dimensão coletiva, que precisa ser entendida não apenas pelo professor, mas também pela

instituição escolar, uma vez que ele requer estímulos e possibilidades de vazão para poder se

compatibilizar com as demais atividades escolares. Eventos nos quais os alunos possam debater

suas ideias e apresentá-las para as famílias são particularmente indicados nesse sentido, ainda que

isso frequentemente implique questões organizacionais e logísticas nada desprezíveis.

3.5.5 Conflitos e contradições

O conhecimento científico não convive bem com contradições, afirmações que demandem

exclusão mútua. Ao afirmarmos que as tonsilas são órgãos vestigiais e sem função, e, ao mesmo

tempo, que elas desempenham importante função imunológica, cabe ao professor de ciências

perceber que essas duas afirmações não podem fazer parte de uma mesma aula, uma vez que

será transmitida uma visão equivocada da própria ciência, antes mesmo do que seja o sistema

imunológico ou os órgãos vestigiais.

Os cientistas frequentemente testam hipóteses ditas “rivais”, buscando verificar até que ponto

é possível explicar um determinado fenômeno por formas diferentes daquelas que defendem.

Mesmo que seja possível compatibilizar mais adiante teorias aparentemente irreconciliáveis,

disso não decorre que os cientistas, em princípio, busquem soluções desse tipo.

Novamente, um exemplo histórico pode ajudar.

ExemploTomemos os experimentos de Mendel sobre a transmissão das características hereditárias. Quando eles foram retomados houve um intenso debate. De um lado, estavam os mendelianos de primeira hora, com William Bateson (1861-1926) e, de outro, defensores de uma visão mais complexa da transmissão hereditária, representados principalmente por Walter Weldon (1860-1906), que se apresentavam como fieis seguidores das visões evolutivas de Darwin. O pano de fundo da controvérsia era a contribuição do mecanismo hereditário defendido por uns e outros diante do processo evolutivo. A herança de certa característica hereditária pode ser explicada pela maneira como Mendel tinha feito ou por um outro mecanismo muito diverso?A controvérsia entre os dois pensadores envolveu uma ríspida troca de cartas publicadas pela revista científica Nature em 1903, e dificilmente se esperaria que os darwinistas viessem a adotar a perspectiva mendeliana anos depois. No entanto, a regra foi no sentido de questionar os resultados experimentais nos quais ambos estavam baseados, procurando invalidar a outra explicação. Nisso reside uma importante característica do conhecimento científico.

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3.6 Linguagens da Ciência e do quotidianoDiversos autores realçam as diferenças entre a linguagem científica e a quotidiana. Na primeira,

os fenômenos e processos são designados por termos técnicos e os verbos comumente expressam

relações e não ações, como na linguagem coloquial. É comum dizermos “o alimento nos

fornece energia” na linguagem diária, mas na linguagem científica isso não seria admissível.

“As substâncias presentes nos alimentos interagem com o oxigênio, resultando compostos que

aceleram outras reações químicas.” O verbo interagir se refere tipicamente a uma forma de

relação e não a uma ação direta, como o verbo fornecer. Outra diferença aparece nos relatos de

experimentos, em textos técnicos, e mesmo em textos didáticos, buscando uma neutralidade

e universalidade artificiais e um tanto forçadas, que não se encontram no mundo real.

Por exemplo, utiliza-se a voz passiva em vez da voz ativa, encontrada na linguagem diária.

A linguagem científica depende, como vimos, de terminologia técnica, muitas vezes

formando vocábulos a partir de raízes de origem grega e latina. Em geral, eles foram criados

para denominar objetos ou conceitos relacionados com as ciências e suas técnicas, e muitos

acabaram se tornando parte da linguagem quotidiana.

Caloria é um exemplo: tornou-se usual, graças ao

interesse popular, relativamente recente, pelos temas

da obesidade e de regimes de emagrecimento (ou “de

baixa caloria”), embora seja uma unidade de medida

que não pertence ao Sistema Internacional (SI).

Além disso, envolve ambiguidades, pois no Sistema

Imperial britânico, onde ainda é empregada, a Caloria

(ou “grande caloria”) equivale a 1.000 calorias.

No entanto, na propaganda de alimentos, a grande

caloria é grafada com inicial minúscula, embora

normas da Agência Nacional de Vigilância Sanitária

(ANVISA), obriguem a referência a kcal e a inserção

do equivalente no SI (kJ).

Ao escrever textos didáticos, é importante perceber esse trânsito possível entre as linguagens

e evitar o que tem sido chamado confusão semântica: o uso da linguagem quotidiana em

lugar daquela própria do universo científico. Por exemplo, o vocábulo “trabalho” tem um

Figura 3.2: Exemplo da indicação das calorias nos rótulos. / Fonte: adaptado de Nitportal Social, 2011.

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significado muito específico na Física, mas na linguagem quotidiana tem um sentido muito mais

amplo. Da mesma forma, o emprego de terminologia científica totalmente estranha ao linguajar

quotidiano pode ser auxiliado pela explicitação de sua etimologia. Por exemplo, ao explicar

a formação de termos técnicos, como trofoblasto, pode-se explicar que o nome foi formado

a partir do grego: trophe (τροφη) significa comida, e blastos (βλαστος) significa brotos. Trata-se,

portanto, de uma estrutura que alimentará o embrião. Assim, um nome aparentemente

complexo se torna mais lógico e compreensível, e não cria aversão ao estudante, permitindo a

progressão da leitura.

O uso de terminologia científica em textos e em aulas de Biologia é tema de estudos, que

ressaltam o emprego de elevado número de vocábulos estranhos aos alunos, equivalente, e até

mais elevado, àquele próprio do ensino de línguas estrangeiras. Um estudo em capítulos de

embriologia de livros didáticos de Biologia do ensino médio revelou a presença de numerosos

termos técnicos, variando entre 108 e 233, número muito elevado. Isso explica boa parte da

imagem que muitos alunos do ensino médio têm da Biologia como uma disciplina que exige

deles muita memorização.

3.7 A abordagem experimental na escola: o ciclo empírico completo

Deve-se reconhecer que o que denominamos ciência, até este momento, esteve baseado

em uma crença implícita de que o termo tem um significado inequívoco. No entanto, a ciência

de Platão, de Aristóteles e dos estoicos, esteve presente na Revolução Científica dos séculos

XVI-XVII, pelo menos na forma de teorias rivais, mas elas não poderiam ser consideradas de

mesma natureza que as teorias que se seguiram, em especial após Copérnico e Galileu.

A etimologia pode ser ainda mais profunda, e pode revelar aspectos pouco claros como, por exemplo, referentes a limitações do conceito atual de espécie. Trata-se de uma tradição ligar a descrição de uma espécie biológica à sua morfologia, a aspectos de sua aparência. Pode-se ressaltar a família de vocábulos da qual deriva o termo espécie, como espéculo, espelho, expectator, especulador, e mesmo de sufixos como “scópio”, como em telescópio, micros-cópio. Imediatamente originadas do latim, onde species designa aparência, qualidade, essa mesma língua incorporou o vocábulo de línguas do oriente, nas quais o termo spek designa visão, possibilidade de ver. Assim, a descrição de espécies segue uma tradição muito antiga.

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A emergência histórica da imagem de uma natureza constituída por fenômenos físicos,

como manifestações da matéria continuamente em movimento (mecanicismo) a partir da

Revolução Científica, levou a um passo decisivo na incorporação da experimentação sistemá-

tica à investigação da natureza, buscando causas físicas identificáveis, o que inexistia na ciência

grega. No entanto, as limitações do método experimental sempre foram percebidas e apontadas

em diferentes épocas, sendo que o mecanicismo nunca esteve acima de críticas. A imagem de

uma natureza dinâmica, na qual os fenômenos são resultados de forças, e não de movimentos

mecânicos, ainda no século XVII, levou à atribuição de uma nova perspectiva para a experi-

mentação, agora vista com maior cautela diante de suas limitações intrínsecas.

No mundo atual, as imagens de natureza incorporam a concepção de complexidade, a

percepção de que a identificação de causa única aos fenômenos é problemática. A experimen-

tação, até então vista como parte intrínseca “do método científico”, passa a ser vista como um

acessório importante, embora não indispensável. Os chamados “experimentos teóricos” são

vistos como recursos válidos para verificar possibilidades e a própria validade de hipóteses e

teorias pelos cientistas.

No contexto educacional, contudo, o experimento é tido como uma etapa necessária para

o ensino da ciência, havendo consenso de que a simples compreensão de hipóteses e teorias

não é suficiente para que os estudantes possam conferir real significado para o conteúdo das

aulas de ciências.

Não se pode esperar que todo experimento realizado no contexto escolar possa percorrer

todas essas etapas e fechar o ciclo empírico. Assim, tem-se admitido a existência de diferentes

montagens e desenhos experimentais, que permitem aproximações gradativas desse ciclo.

Para muitos autores, o que denominamos experimento é um conjunto de eventos que tem início em algo que tem sido denominado problematização e que termina com algo parecido com uma exposição de resultados e discussão, tendo percorrido etapas como formulação e teste de hipóteses. Ao percorrer todas essas etapas, o estudante estaria de volta a um (ou vários) novo(s) problema(s), fechando um ciclo, que denominamos ciclo empírico completo.

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3.7.1 Experimentos motivacionais

Em etapas iniciais da aproximação de novos campos conceituais, é de se esperar que os

estudantes detenham poucos elementos que lhes permitam elaborar ou mesmo testar hipóteses.

Assim, pode-se propor uma abordagem inicial na qual seja possível realizar uma sequência

pré-estabelecida de ações, em um experimento que, rigorosamente falando, se trata de uma

demonstração. Os resultados serão conhecidos de antemão pelo professor, mas nem por isso

a atividade deixará de ter certa validade pedagógica. Mesmo que tenham sido condenadas

reiteradas vezes, as demonstrações não serão inúteis se satisfizerem duas condições:

• Em primeiro lugar, é necessário que a proposta tenha início com uma problematização,

ou seja, o professor deve desafiar os estudantes a responder a uma questão que os intrigue.

• Em segundo lugar, é necessário que a atividade investigativa não se resuma a demonstrações,

mas que, à medida que os estudantes desenvolvam familiaridade, seja possível progredir

no sentido de conferir maior autonomia aos estudantes em suas investigações.

Satisfazendo essas condições, pode-se considerar esses experimentos como motivacionais,

pois criam condições objetivas de engajamento dos estudantes na nova área de estudo.

3.7.2 Experimentos de observação

As demonstrações frequentemente envolvem ações sobre determinadas variáveis ou,

pelo menos, implicam a modificação de condições dadas de modo a atuar de maneira ativa.

No entanto, uma forma similar se refere àquilo que se poderia chamar de experimentos de obser-

vação, nos quais não há propriamente uma modificação das condições do objeto a ser investigado.

Da mesma maneira, é importante propor uma problematização inicial, na qual seja proposto

um problema passível de ser respondido a partir de uma observação cuidadosa como, por

exemplo, a partir de montagens em lâminas em microscópio. Que tipos de microrganismo é

possível observar em uma gota d’água de uma poça? Uma pergunta tão simples como essa pode

ser um bom início de uma atividade que vise a entender, por exemplo, a diferença entre água

potável e não potável.

A observação frequentemente leva a novas questões, uma vez que, como o experimento não

é realizado diante de condições “construídas”, apresenta janelas da realidade para observação.

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Isso pode levar a observações de fenômenos que não estavam inicialmente previstos, o que pode

ser altamente desejável em certos momentos da disciplina, sobretudo em seu início.

3.7.3 Experimentos controlados

Uma vez que os estudantes tenham sido expostos a oportunidades de desenvolver suas

habilidades relacionadas com o trabalho experimental, seria recomendável que eles seguissem

adiante e pudessem, diante de um problema:

1. elaborar uma hipótese;

2. propor meios de testar essa hipótese;

3. manter um padrão de comparação, capaz de avaliar a evidência proporcionada pelo

conjunto de dados a ser coletado.

4. testar essa hipótese;

5. discutir os resultados obtidos diante da hipótese em teste.

Figura 3.3: Trabalho experimental. / Fonte: Thinkstock.

Observe que se espera que os estudantes possam não apenas elaborar a hipó-tese, mas também planejar formas de testá-la diante das possibilidades concretas existentes. Essa é uma importante etapa a ser percorrida pelo estudante, que deve avaliar maneiras pelas quais a variável em teste possa ser eventualmente isolada, e os resultados comparados a um padrão.

http://www.thinkstockphotos.com/

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Esse tipo de experimento pode não ser alcançado logo de início, no primeiro ano do ensino

médio, por exemplo. Mas, espera-se que, com a progressão da escolaridade, os alunos sejam

submetidos a essas oportunidades pelo menos em algum momento de sua trajetória escolar,

ainda que isso se limite a eventos, como feiras do saber, por exemplo.

Por exemplo, pode-se problematizar a questão da adubação nitrogenada, sugerindo a análise

da eficiência comparativa de inóculos bacterianos, adubação química e adubação orgânica.

A partir disso, os estudantes devem encontrar um material biológico adequado para realizar

uma montagem experimental, em especial uma planta leguminosa adaptada ao clima da região

e às condições a que será submetida na escola, por exemplo, levando em consideração o número

de dias em que ficará sem cuidados em finais de semana e feriados, o tipo de insolação possível

no local disponível etc.

A montagem experimental deverá considerar, ao lado de montagens com as variações dese-

jadas, diversas plantas, em condições semelhantes o mais possível, com exceção da variável em

questão. Por exemplo, as montagens podem ser realizadas em vasos, todos com o mesmo tipo

de substrato, apenas com a variação em teste em cada caso.

Da mesma forma, os estudantes deverão escolher quais os parâmetros mais indicados para

acompanhar o crescimento das plantas, como a altura da planta, número de flores, tempo de

floração, número de frutos, peso dos frutos etc.

3.7.4 Exposição de resultados

Em qualquer tipo de experimento a ser realizado, mesmo nas demonstrações, é sempre

importante que os alunos tenham uma oportunidade de apresentar os resultados obtidos, deba-

tendo suas impressões e observações. Essa etapa é considerada por diversos autores como parte

integrante do trabalho experimental a ser desenvolvido nas escolas, que amplia o alcance das

atividades teórico-práticas realizadas. Eventos especiais da escola, como uma feira de ciências

ou feira do saber, por exemplo, são oportunidades para expor os resultados a um público mais

amplo. No entanto, não se deve perder de vista que essa exposição visa, primariamente, a

encontrar uma interlocução privilegiada, capaz de realmente debater os resultados encontrados.

Sua divulgação é igualmente importante, mas não deveria anteceder essa etapa.

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3.7.5 Experimentos e avaliação

Um dos grandes problemas a considerar no planejamento de experimentos é a forma

de avaliação a ser implementada de maneira a aferir os objetivos eventualmente alcançados.

Na década de 1960, os grandes vestibulares, em especial um dos voltados para os ingressantes

em cursos da área médica do estado de São Paulo, incluíam experimentos em verdadeiras aulas

práticas. Isso era justificado, em parte, como estímulo para que as escolas da educação básica

mantivessem os alunos envolvidos em aulas práticas e experimentação, evitando a limitação das

aulas das matérias científicas a questões relativas a livros e textos escritos.

Certa vez, um dos membros de uma das bancas que planejava esses vestibulares revelou que

os membros ficavam isolados em uma casa, especialmente alugada para essa finalidade, e que

até mesmo o lixo era incinerado para que não fosse vasculhado em busca dos restos dos expe-

rimentos em preparação, o que comprometeria o sigilo indispensável nesse tipo de atividade.

Tais exames eram aplicados a pouco mais de 6.000 alunos, o que deixa fora de qualquer

comparação a situação com os dias atuais, em que uma única instituição, como a USP, atrai mais

de 150.000 estudantes, disputando pouco mais de 10.000 vagas, uma média de 15 alunos por

vaga. Em nível nacional, o ENEM teve mais de 7 milhões de inscritos (2013), que disputaram

pouco mais de 130.000 vagas, uma média de 54 alunos por vaga. Isso torna impensável a

possibilidade de inserir práticas experimentais em tais exames, o que tem consequências muito

sérias para a organização das disciplinas científicas no ensino médio.

Se retomarmos a justificativa inicial, utilizada na década de 1960, para o uso de experimentos

nos vestibulares, não será difícil entender que faltarão estímulos para que as aulas sejam

ministradas incluindo técnicas e procedimentos experimentais, comprometendo sobremaneira

a garantia de que o ciclo empírico completo seja, de fato, implementado no ensino médio.

Uma das alternativas que tem sido sugerida é a de tornar os procedimentos experimentais

alvo de questões em formato tradicional. Isso é possível de ser realizado, embora exija um

planejamento cuidadoso, evitando-se a todo custo falar de resultados experimentais com base

puramente em deduções do que deve ocorrer diante de montagens simples. Em outras palavras,

é comum que a realização concreta de certa montagem apresente comportamento distinto

daquele que se presume como certo; nunca é demais insistir que o experimento que se quer

tornar alvo de algum tipo de questão deve ser realizado “de verdade” antes de torná-lo alvo de

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um exame. Caso esse cuidado elementar não seja tomado, corre-se o risco de ver uma questão

ser eventualmente desmoralizada diante de uma simples demonstração experimental, que rapi-

damente ganhará as redes sociais, por exemplo.

Outra alternativa que tem sido implementada refere-se a procedimentos experimentais

formais, sem focalizar nos resultados, mas apenas na concepção do experimento e em sua

arquitetura. Assim, podem-se oferecer alternativas sobre como planejar passos específicos, como

isolar determinadas variáveis, ou como medir certos parâmetros ou, ainda, como controlar certa

variável. A questão dos controles do experimento é um detalhe nada desprezível, que muito se

presta a aferir a adequada compreensão de uma montagem experimental.

3.8 Experimentos e tecnologiasO laboratório tradicional de ciências é visto, por algumas pessoas, como algo que deve

ser repensado diante do avanço da tecnologia. O uso de tecnologias por professores e alunos

nos remete imediatamente para o universo eletrônico. Não sem razão, é obrigatório admitir

que o mundo eletrônico tem sido cada vez mais presente no espaço educacional e isso nos

obriga a rever muitas de nossas práticas. No passado, os computadores eram máquinas imensas

e dispendiosas. Na década de 1980, surgiram computadores pessoais com preço acessível e com

poder de processamento cada vez maior. Paralelamente, a tecnologia de transmissão de dados se

aperfeiçoou e a interconexão das máquinas permitiu o desenvolvimento de projetos de ensino

a partir da década seguinte.

Assistimos no presente à transformação de telefones celulares em computadores cada

vez mais sofisticados, que permitem realizar diversas tarefas, até mesmo georreferenciadas.

Dessa maneira, convergimos para situações em que o uso de tecnologia digital se aproxima cada

vez mais de tarefas rotineiras, que já foram consideradas em cinco áreas:

a. busca de dados: repositórios de informações podem ser vasculhados, on-line e off-line,

na busca de informações específicas;

b. estudo de propriedades: pode-se participar ativamente da investigação de possibili-

dades e limites de diferentes objetos e fenômenos, a partir de ambientes especialmente

projetados, cujas variáveis são fixas;

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c. simulações: podem-se simular experimentos e situações em que seja possível atuar

ativamente no projeto de ambientes nos quais serão estudadas propriedades de objetos

ou fenômenos;

d. uso de softwares genéricos: processadores de texto, planilhas eletrônicas, bancos de

dados e outros softwares permitem realizar tarefas cotidianas a partir de plataformas

comuns, que oferecem diversas opções, que substituem com vantagens diversos aparelhos

de uso corrente no passado, como máquinas de escrever, calculadoras, arquivos etc.

e. transmissão de dados (telemática): por meio da conexão à internet, é possível trocar

arquivos e informações de maneira muito rápida e eficiente, podendo acessar e compar-

tilhar informação, desenvolvendo trabalho cooperativo entre escolas, por exemplo.

Essa categorização de possibilidades de trabalho com computadores foi feita em 1998 e

resistiu ao tempo, mesmo diante dos novos dispositivos pessoais, como PDAs e smartfones.

Reconhecem-se hoje entusiastas incondicionais e críticos condicionais do uso das

Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) na escola. De acordo com a literatura

recente da área, o uso crescente das TIC pelos alunos e a sua incorporação gradativa pelas

escolas deverão produzir algumas mudanças no planejamento curricular, uma vez que atributos

mentais de ordem superior (criatividade, tomada de decisão, avaliação e síntese) se tornarão

mais importantes na sala de aula, em lugar de tarefas repetitivas e rotineiras.

Coerentemente, os métodos de avaliação tendem a se deslocar de medidas de conhecimento

descritivo para a verificação de sucesso ao atingir metas ligadas a habilidades mentais de ordem

superior, como a realização de projetos e trabalhos colaborativos. O aprender fazendo será cada vez

mais importante nos processos de aprendizagem e o desempenho de grupos de alunos, a resolução

de problemas e a aprendizagem colaborativa se tornarão cada vez mais importantes na sala de aula.

Sem pretender criticar o uso das tecnologias na educação, deve-se reconhecer que as TIC

devem ser utilizadas como ferramentas cognitivas (a bibliografia especializada cunhou o termo

mind tools), no sentido de ampliar a possibilidade do aluno de encontrar informação, representar

e comunicar o que sabe. No entanto, mesmo que se possam realizar simulações em condições

próximas da realidade utilizando essas tecnologias, nada pode substituir o experimento, tido

como uma etapa necessária para o ensino da ciência, que pode até mesmo ser beneficiado com

o auxílio desses aparatos eletrônicos modernos.

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3.9 Experimentos, tecnologias e “o melhor dos mundos”

O uso das novas tecnologias de informação e comunicação coloca todos, alunos e

professores, em uma situação diferente da tradicional, em que existe um repertório amplamente

conhecido pelo professor e do qual o aprendiz vai se aproximar, mesmo sem esperança de

dominar esse repertório de maneira próxima à do mestre. Isso se deve, principalmente, ao fato

de que os meios pelos quais a educação escolar é tradicionalmente realizada mudavam muito

pouco, enquanto essas novas tecnologias nos colocam meios novos a cada dia. Estes requerem

novas aprendizagens para serem utilizados e nisso mestres e aprendizes se aproximam muito,

sendo que o aprendiz pode – e frequentemente o faz – superar as habilidades de uso do ferra-

mental exibido por seu professor. No entanto, é preciso cuidado diante dessa possível fluência

tecnológica, própria dos nativos digitais.

Em primeiro lugar, o domínio de um software sobre movimento retilíneo uniforme, por

exemplo, não torna o aprendiz um expert em física galileana, e nem mesmo garante que suas

eventuais concepções aristotélicas de movimento sejam substituídas por outras mais modernas.

Em termos de conteúdos ligados a conceitos e a certo tipo de procedimento, como os relativos

a experimentos, não parece possível essa inversão de papéis.

Em segundo lugar, é preciso prestar atenção à rápida caducidade das tecnologias, o que torna

a fluência tecnológica uma vantagem muito relativa, pois se esgota rapidamente. Os nativos

digitais da era do mouse agora se deparam com telas sensíveis ao toque, que talvez sejam mais

amigáveis à geração anterior, que realizava todas as operações no teclado.

Finalmente, deve-se reconhecer que as interações professor-aluno e aluno-aluno possuem carac-

terísticas emocionais e afetivas que podem ser potencializadas por tecnologias, mas não conseguem

abstrair aspectos subjetivos que requerem o contato direto e a relação interpessoal objetiva.

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Sua conclusão é a de que “Um ponto chave do ensino de ciência prática on-line é que,

como em todas as atividades de ensino-aprendizagem, a boa aprendizagem deve encorajar

reflexão, possibilitar o diálogo, aplicar teoria na prática, criar uma comunidade de aprendizes, e

motivá-los. (…) Desenvolver uma aproximação combinada de atividades experimentais on-line

e presenciais pode proporcionar o melhor de ambos os mundos.”

3.10 Recapitulando• Conhecimento quotidiano e conhecimento científico têm validade em contextos específicos;

• O saber quotidiano é dependente de contexto, ao qual está vinculada a sua aplicabilidade;

sua terminologia não é padronizada; é socializado desde o início da infância; não tem

compromisso com sua coerência interna;

• O saber científico busca generalizações, sem estar obrigatoriamente vinculado a um único

contexto; possui terminologia padronizada; está baseado em uma rede conceitual interco-

nectada; sua socialização é relativamente tardia na vida das pessoas; e tem o compromisso

de enfrentar contradições e conflitos conceituais, assegurando certa coerência interna.

• O experimento é um elemento distintivo do empreendimento científico;

• Experimentos motivacionais podem ser realizados em momentos de introdução a novos

campos conceituais;

• Experimentos de observação não envolvem modificação das condições do objeto a

ser investigado;

• Experimentos controlados envolvem o isolamento e testagem de hipóteses de modo controlado;

Em recente artigo (janeiro 2014), o Dr. Richard Campen, da Open University (Inglaterra), realiza um apanhado geral da literatura sobre o uso de tecnologias no ensino do trabalho experimental nas ciências, e comprova algumas percepções que já se estão tornando bem consolidadas. A primeira delas é a de que o uso da internet, e da telemática de maneira geral, amplia diversas possibilidades, mas não torna obsoletos os “experimentos reais”. Ele afirma que um laboratório de verdade é em si uma experiência que deve ser vivenciada obrigatoriamente, não só do ponto de vista cognitivo, mas também do ponto de vista emocional: a grande luminosidade, os ruídos, os cheiros, isto é, a “atmosfera” do laboratório faz parte de um ambiente do qual a ciência experimental não pode prescindir.

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• O ciclo empírico completo envolve diferentes etapas, que vão desde a problematização

até a exposição de resultados;

• O avanço das tecnologias de comunicação e informação permite ampliar o trabalho

experimental, sem com isso invalidar a ideia tradicional de laboratório;

• Diante da evolução tecnológica, os métodos de avaliação tendem a se deslocar de medidas

de conhecimento descritivo para a verificação de sucesso ao atingir metas ligadas a habili-

dades mentais de ordem superior, como a realização de projetos e trabalhos colaborativos.

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