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Plataforma e-lab potencia o ensino/aprendizagem das ciências no ensino
básico e secundário
Sérgio C. Leal1, Horácio Fernandes
2 e João Paulo Leal
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Resumo
A plataforma de ensino e-lab é um laboratório real controlado remotamente e que
visa, essencialmente, promover competências científicas e incrementar o interesse dos
alunos em aprender Ciência.
O recurso a esta plataforma pretende que alunos de vários níveis de ensino
consolidem saberes no domínio científico, incrementando a literacia científica, pedra
basilar de uma cultura científica [1].
Os resultados de um estudo preliminar já realizado [2] demonstram a importância
que o recurso ao e-lab traz para o processo ensino/aprendizagem das ciências,
potenciando o interesse e motivação de alunos e professores através da tecnologia e
do trabalho laboratorial no contexto de sala de aula e/ou de e-learning.
Palavras-chave: trabalho laboratorial, tecnologias, e-learning, ensino/aprendizagem de
ciências
1. Introdução
São múltiplos e complexos os desafios que se perfilam no horizonte do
desenvolvimento da educação.
Segundo o Departamento do Ensino Básico do Ministério da Educação [3], no
ensino básico a área disciplinar Ciências Físicas e Naturais pretende contribuir para o
desenvolvimento da literacia científica dos alunos, permitindo que a aprendizagem
destes decorra de acordo com os seus ritmos diferenciados, cabendo às escolas e aos
professores a gestão curricular atribuída a esta área disciplinar, de forma a possibilitar
uma flexibilização curricular. Por sua vez, um estudo da Universidade de Berkeley [4], 1 Faculdade Ciências da Universidade de Lisboa/Escola Secundária com 3.º ciclo Padre António Vieira 2 Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear/ Instituto Superior Técnico 3 Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa/ Instituto Tecnológico e Nuclear
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defende que uma abordagem CTSA (Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente)
deverá contribuir para a literacia científica dos alunos. De acordo com Paiva [5], a ideia
dos alunos poderem construir o seu conhecimento é possível e desejável, tal como a
ancoragem dos novos conhecimentos a conhecimentos pré-existentes é também um
bom princípio com bons resultados no ensino. Assim, a contextualização curricular é
fundamental para motivar os alunos. Só alunos que entendam a importância que a
Física e a Química tem nas suas vidas se tornarão verdadeiramente interessados nestas
matérias.
Segundo Martins et al. [6], as práticas pedagógicas devem valorizar actividades que
promovam o conhecimento científico dos alunos (resolução de problemas abertos,
realização de actividades experimentais orientadas e trabalhos de investigação) e que
diversifiquem as formas de intervenção/participação dos alunos nas aulas, criando
oportunidades de discussão entre estes, através de trabalho de grupo e de projecto,
tanto nas aulas ditas normais como no laboratório. As práticas pedagógicas devem
ainda promover a utilização de novas tecnologias e dar importância ao ensino
experimental.
Verifica-se um crescimento generalizado por parte da comunidade escolar (alunos,
professores, encarregados de educação, órgãos de gestão e restantes intervenientes)
na utilização de computadores e no recurso à Internet, que se coaduna com os
objectivos do ME traduzidos no seu Plano Tecnológico da Educação (PTE).
Os computadores assumiram-se, em poucas dezenas de anos, como poderosas
ferramentas de informação e comunicação que vieram para ficar e modificaram o
nosso dia-a-dia em todas as dimensões. Ninguém poderá alhear-se desta realidade,
muito menos a escola e todos os seus intervenientes. Os computadores e as redes
universais que constituem são tecnologia ao serviço da inteligência, incontornável, que
urge integrar na actividade diária da escola.
2. Objectivo
A plataforma e-lab facilita aos docentes o acesso dos seus alunos a laboratórios cuja
aquisição de dados sob a forma electrónica permite expandir a actual formação
experimental nas ciências básicas. Com efeito, permite um acesso imediato a
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actividades laboratoriais (ALs) inacessíveis nos laboratórios tradicionais quer devido ao
elevado tempo de montagem quer devido a restrições de segurança (por exemplo,
fontes radiactivas). Por outro lado, permite compilar um elevado número de dados
experimentais, aumentando as potencialidades duma análise numérica e estatística e
introduzindo ferramentas de processamento de dados. Desta forma, a plataforma e-
lab é um recurso de e-learning que visa, essencialmente, inverter a desmotivação dos
alunos para o ensino das ciências, em particular da Física e da Química, ao mesmo
tempo que proporciona o desenvolvimento de competências científicas.
Para alcançar o objectivo proposto dois canais serão utilizados: as tecnologias e o
trabalho laboratorial (TL).
3. Descrição
Vários estudos [5-7] comprovam a falta de motivação e interesse dos alunos para
com as disciplinas científicas, afastando-se cada vez mais das mesmas à medida que
progridem no seu percurso académico. Segundo Leal [2,7-10], o aspecto anterior deve-
-se ao ensino tradicional e à não contextualização dos conceitos científicos que tem
vindo a ser praticado. Urge, portanto, uma mudança nas práticas de ensino, tendo em
conta a actual sociedade científica e tecnológica em que vivemos e as novas
motivações que ela cria nos alunos.
A preparação dos alunos para a nossa sociedade da informação e comunicação
preconiza a utilização de computadores, de redes e da Internet nas escolas e em casa,
particularmente nos processos de ensino/aprendizagem, envolvendo, de forma directa
e profunda, os professores na promoção e desenvolvimento desses processos.
O e-lab engloba todos os aspectos anteriores, dado ser uma plataforma de ensino
assistido por computador através do uso da Internet, sendo, sem qualquer dúvida, um
recurso com grande potencialidade para promover uma melhoria no
ensino/aprendizagem das ciências. Foi desenvolvido com o intuito de ser uma
ferramenta de blended-learning (b-learning), ou seja, complementar o ensino
presencial através de experimentação remota (aulas experimentais).
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Não se pretende que a plataforma e-lab venha substituir as práticas laboratoriais,
que devem ser consideradas insubstituíveis, mas deverá servir como um complemento
a essas mesmas práticas.
A “mão-na-massa” é, e será, o método de ensino/aprendizagem por excelência. Em
contrapartida, plataformas de ensino como o e-lab são responsáveis pela introdução
de novas metodologias pedagógicas importantes que permitem uma economia de
recursos, para além de permitir uma participação activa dos estudantes na construção
de conteúdos científicos.
O projecto e-lab do CRIE (Equipa de Missão Computadores, Redes e Internet na
Escola), associado ao já iniciado e adiantado processo de apetrechamento informático
das escolas dos ensinos básico e secundário, tanto a nível de computadores como a
nível de banda larga, são um investimento imprescindível e necessário.
Neste laboratório virtual é possível realizar experiências reais a partir de qualquer
computador com ligação à Internet (permitindo, portanto, trabalhar na escola e em
casa) sem custos ou consequências colaterais resultantes da experimentação directa,
bastando para tal ter instalado um leitor multimédia como o VLC media player ou o
QuickTime media player e o Java Web Start. É ainda possível visualizar o filme da
experiência real ao realizá-la, ter acesso a animações gráficas explicativas e simular
experiências, controlando remotamente as mesmas.
A utilização destas potencialidades como instrumento de estudo, são uma
possibilidade imperdível para as nossas escolas que vivem com limitações orçamentais.
A segurança, risco e custo são factores importantes e que aqui ficam completamente
salvaguardados.
O âmbito do presente projecto potencia ainda o recurso à plataforma de e-learning
Moodle escolhida pelo CRIE, de distribuição gratuita, adoptada por milhares de
utilizadores a nível mundial, entre eles inúmeras escolas e universidades nacionais,
como suporte de comunidades escolares virtuais, sendo igualmente um excelente
recurso para suportar a formação contínua de professores.
A plataforma e-lab permite, de uma forma virtual, recorrendo às TIC (Tecnologias
da Informação e Comunicação), realizar TL (Trabalho Laboratorial) real, com a
respectiva aquisição de dados reais. O laboratório virtual e-lab é uma mais-valia
inovadora e extremamente importante para o desenvolvimento da literacia científica
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dos alunos, imprescindível na nossa sociedade que se pretende científica, tecnológica
e defensora do ambiente e na qual os professores possuem um papel importante.
Desta forma, o presente projecto pretende ainda contribuir para a formação contínua
de professores de Biologia, de Geologia, de Física e de Química na área do TL e das TIC.
Convém ressaltar que a área do TL tem sido reconhecida como uma área pouco
explorada em formação de professores [6]. Pretende-se então potenciar este recurso
no ensino português das ciências, em particular nas disciplinas das áreas de Biologia,
de Geologia, da Física e da Química, contribuindo ainda para uma desmistificação da
dificuldade normalmente associada às disciplinas científicas, referenciadas pelos
alunos [5,7].
Tendo em conta o infindável número de recursos disponíveis actualmente e a sua
facilidade de acesso, é necessária uma preparação adequada dos professores para que
estes as saibam utilizar convenientemente em sala de aula, de forma a obter
resultados efectivos de aprendizagem dos alunos.
Sendo assim, a formação de professores é imprescindível e, em particular, na
plataforma e-lab será uma mais-valia indispensável para a correcta utilização deste
recurso e possibilita: (i) o conhecimento e a utilização da interface do e-lab; (ii) ajudar
o professor na planificação e preparação das ALs, permitindo o acesso, também fora
da escola, a protocolos e resultados obtidos pelos alunos; (iii) testar, previamente, as
ALs, promovendo auto-aprendizagens; (iv) realizar ALs já testadas, minimizando erros
de operação; (v) conhecer e explorar materiais de apoio dispersos pela Internet; (vi)
incentivar o estudo e a preparação, pelos alunos, das ALs; (vii) orientar o estudo dos
alunos; e (viii) apoiar, individualmente caso seja possível, alunos com dificuldades de
aprendizagem.
A plataforma e-lab dispõe também dos recursos necessários à sua aplicação nas
diferentes ALs disponíveis, para os vários níveis de ensino onde se aplicam, sem a
necessidade de busca de informação adicional. Esta busca de informação adicional,
podendo ser um factor de enriquecimento, podia também ser um factor limitativo
para a preparação das várias ALs.
Neste momento existem materiais disponibilizados online para seis ALs, tanto para
alunos como para professores. Contudo existem já conteúdos genéricos para mais de
dez ALs.
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A empresa Linkare TI – Tecnologias de Informação Lda. (http://www.linkare.com) é
a responsável pela criação do REC, software de suporte ao e-lab, criado no contexto do
portal e-escola da Universidade Técnica de Lisboa (UTL). Este é acessível através do
endereço http://www.e-escola.pt, estando inicialmente a plataforma dirigida ao
ensino das ciências básicas (Física, Química e Matemática) do ensino universitário.
O Instituto Superior Técnico (IST) da UTL com o apoio do ME, através da Direcção--
Geral de Inovação e Desenvolvimento Curricular (DGIDC), preparou os materiais de
apoio à utilização do e-lab no 3.º ciclo do ensino básico e no ensino secundário, tendo
em conta o papel das ciências experimentais no ensino científico. Os guias
experimentais incluídos no e-lab enquadram-se nas competências essenciais definidas
pelo Currículo Nacional do Ensino Básico [3] e nas orientações expressas nos currículos
das disciplinas de Física e Química A [1,11-13].
Na plataforma Moodle da DGIDC (http://modle.crie.min-edu.pt) está disponível
uma disciplina relativa ao e-lab, onde são disponibilizados os materiais referidos
anteriormente e outros documentos de apoio, para suportar e orientar a utilização da
plataforma por professores e alunos, com acesso restrito aos professores registados.
Obviamente que o professor pode e deve inovar ainda mais e pesquisar informação
adicional que possa incluir na utilização do recurso e-lab com os alunos. Contudo, o
e-lab já inclui materiais validados e aplicados em situação de sala de aula que estão
constantemente a ser avaliados para uma melhor optimização dos mesmos.
É possível encontrar informação sobre o e-lab (Fig. 1) em http://www.e-
escola.pt/elab.asp (recomendado para quem nunca utilizou a plataforma e/ou nunca
teve formação) ou ter acesso directo à plataforma e-lab através do sítio
http://elab.ist.utl.pt/rec.
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Fig. 1 – Espaço físico do IST onde se encontra o e-lab.
Actualmente a interface do e-lab está em fase de remodelação e actualização,
sendo possível a realização das ALs em qualquer altura e em qualquer lugar utilizando
ainda a interface antiga (Fig. 2), enquanto a nova interface não está em exploração
(Fig. 3).
Fig. 2 – Interface antecessora do e-lab.
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Fig. 3 - Interface do e-lab remodelada.
Para além da melhoria evidente em termos de imagem, a nova interface da
plataforma é mais funcional e intuitiva do ponto de vista do utilizador, para além de
ter a vantagem de ter o vídeo integrado. No passado, devido às limitações de largura
de banda que hoje não se verificam, o vídeo era externo à aplicação.
Das várias ALs disponibilizadas na plataforma e-lab, quatro delas já foram alvo de
um estudo preliminar (caso tenha interesse em saber os resultados poderá contactar
[email protected]) realizado por quinze professores de Física e Química que
leccionavam na região de Lisboa no ano lectivo 2008/2009, no âmbito de uma
formação contínua acreditada realizada nas instalações do IST nos finais de 2009, a
saber: (i) determinação da aceleração da gravidade da Terra (g) (Fig. 4); (ii) variação da
pressão em função do volume – Lei de Boyle-Mariotte (PV = k) (Fig. 5); (iii) variação da
pressão em função da profundidade – Lei da hidrostática (P Vs h); e (iv) tratamento
estatístico de dados através do lançamento de dados (Dados).
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Fig. 4 – Aparato experimental para a determinação da aceleração da gravidade da Terra.
Fig. 5 – Aparato experimental para comprovar a Lei de Boyle-Mariotte.
4. Conclusão
Durante a realização da acção de formação contínua e após a mesma, a partilha de
comentários entre formador e formandos foram bastante positivos e o futuro do e-lab
revela-se promissor.
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Através do estudo preliminar, foi possível verificar que o recurso às TIC e ao TL,
proporcionados pela plataforma e-lab, são importantes para motivar os alunos para as
áreas científicas e para desenvolver competências científicas nos mesmos. Tendo em
conta a actual sociedade tecnológica em que vivemos urge cada vez mais a existência
de recursos Web e actividades e-learning para estimular o estudo e a aquisição de
conhecimentos por parte dos alunos.
O recurso à tecnologia na prática lectiva dos professores nas áreas científicas (e não
só) oferece inúmeras possibilidades e potencialidades importantes no processo
ensino/aprendizagem, contudo, é também um desafio para o professor saber utilizar
este tipo de recursos. Não sendo a tábua de salvação do momento delicado que a
educação em ciências atravessa desde há alguns anos a esta parte, é, sem qualquer
dúvida, um forte aliado para os professores inovarem as suas aulas desde que se
preparem devidamente e consigam criar ambientes de aprendizagem favoráveis,
atendendo aos problemas reais que nos rodeiam e à contextualização dos saberes.
Desta forma, é possível tornar os actuais currículos dos vários níveis de ensino mais
interessantes para os alunos e para os professores.
Nunca é demais lembrar que o uso de qualquer ferramenta, incluindo o recurso à
tecnologia, só será fantástica se bem orientada pelo professor. Para tal, o professor
deve estar actualizado nas suas práticas lectivas, através, por exemplo, da frequência
de acções de formação contínua.
O recurso às novas tecnologias na prática lectiva deve ser introduzido gradualmente
ao longo do percurso académico dos alunos. No primeiro e segundos ciclos de ensino é
fundamental os alunos trabalharem muito bem a Língua Portuguesa e os cálculos
matemáticos simples, pois, pela nossa experiência, são factores preponderantes de
maior dificuldade sentida pelos professores das áreas científicas quando os alunos se
encontram no terceiro ciclo e mesmo no ensino secundário, pois continuam sem
dominar a interpretação de textos e os cálculos matemáticos simples, que lhes irão
dificultar e possivelmente desmotivar nas áreas científicas, evitando a escolha das
mesmas para o seu futuro académico e/ou profissional. É ainda nestes níveis de ensino
que os alunos alegam muitas vezes não querer seguir na área científica por
considerarem ser uma área difícil [2,5, 7-10].
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É uma questão de literacia básica que qualquer aluno, mesmo que não siga a área
científica, deva saber interpretar correctamente um enunciado/texto e realizar
cálculos simples sem recorrer à calculadora. As competências anteriores devem
começar logo no primeiro ciclo ou mesmo antes, caso seja possível.
Para além de permitir o distanciamento de um ensino tradicional, acreditamos que
a utilização da plataforma e-lab constitui uma ferramenta extremamente importante e
eficaz no processo ensino/aprendizagem. A meta da plataforma não é substituir-se a
prática experimental, que consideramos insubstituível, mas sim complementar a
mesma, fundamentalmente quando as escolas não possuem o equipamento
necessário à realização de alguma AL ou as condições de segurança necessárias.
Com o e-lab os professores de Física e Química possuem à sua disposição uma
ferramenta que permite o armazenamento de inúmeros resultados reais de várias ALs
e os respectivos conteúdos teóricos subjacentes.
Pelos resultados obtidos até agora podemos referir que a plataforma e-lab possui
uma interface de fácil utilização e inclui também todos os materiais necessários para a
realização das várias experiências por parte de professores e alunos.
O projecto e-lab é um processo contínuo com o objectivo de melhorar e aumentar
os materiais já disponíveis na plataforma que conta com a ajuda de todos os seus
potenciais utilizadores.
5. O futuro do e-lab
O futuro da plataforma e-lab passa pela utilização que os professores de Física e
Química façam da mesma.
Espera-se, no próximo ano lectivo 2010/2011, alargar a utilização da plataforma e-
-lab a várias escolas a nível Nacional, na concretização de um estudo mais alargado,
onde se pretende demonstrar as potencialidades desta plataforma e consequente
extensão à totalidade das escolas públicas e privadas e mesmo universitárias
portuguesas.
Se é professor de Física e Química numa escola pública ou privada contacte-nos
através do endereço [email protected] a mostrar interesse em fazer parte deste estudo
e comece desde já a utilizar o e-lab nas suas práticas lectivas.
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Para os interessados em participar no estudo serão facultados todos os recursos e
orientações para a realização das várias ALs, independentemente do(s) nível(eis) de
escolaridade que leccionem, bem como uma formação de curta duração para
conhecimento da plataforma. Na impossibilidade de deslocação do formador à escola,
a formação será realizada por videoconferência.
Os professores que fizerem parte do estudo terão ainda direito a estarem
registados na plataforma Moodle onde se encontram alojadas todas as informações
sobre a plataforma e-lab e terão ainda a oportunidade de frequentar uma acção de
formação contínua acreditada, assegurada para já apenas na região de Lisboa.
É igualmente possível efectuar a marcação de visitas de estudo para alunos e
professores terem contacto com a realidade da plataforma e-lab, que se encontra nas
instalações do IST.
O futuro do e-lab passa, inevitavelmente, pela utilização mais ou menos exaustiva
das tecnologias disponíveis e do trabalho experimental, sempre de forma concertada e
através da aposta na formação contínua de professores, com o objectivo final de trazer
para as áreas científicas, em particular da Física e da Química, alunos motivados,
interessados, criativos e com o “bichinho” científico dentro deles.
Para demonstrar alguma da tecnologia utilizada pela plataforma e-lab, existem no
YouTube alguns vídeos demonstrativos da plataforma e-lab. Poderá consultar alguns
dos vídeos em:
• http://www.youtube.com/watch?v=G3dwbl7EtIM&feature=related (e-lab
para todos);
• http://www.youtube.com/watch?v=M9F3QDGD5CY (a exploração do e-lab
no ensino);
• http://www.youtube.com/watch?v=Y9m4oqBo5-U&feature=related (e-lab:
exemplo de aplicação).
Referências bibliográficas
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