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ACTIO, Curitiba, v. 3, n. 1, p. 19-36, jan./abr. 2018.
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A experimentação investigativa no ensino
de química: construindo uma torre de
líquidos
RESUMO
Matheus Junior Baldaquim
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Universidade Estadual de Maringá (UEM),
Maringá, Paraná, Brasil
Amanda Oliveira Proença
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Universidade Estadual de Londrina (UEL),
Londrina, Paraná, Brasil
Mateus Carneiro Guimarães dos
Santos
carneiraum2@gmail.com
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Universidade Estadual de Maringá (UEM),
Maringá, Paraná, Brasil
Marcia Camilo Figueiredo
marciacamilof@gmail.com
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Universidade Tecnológica Federal do
Paraná (UTFPR), Londrina, Paraná, Brasil
Marcelo Pimentel da Silveira
mpsilveira@uem.br
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Universidade Estadual de Maringá (UEM),
Maringá, Paraná, Brasil
É extensa a literatura que aponta as razões das dificuldades de assimilação dos conceitos
por parte dos alunos. A apresentação dos conceitos muitas vezes os torna abstratos e
desvinculados da realidade, o que pode causar desinteresse em aprender. Assim, essa
pesquisa tem por objetivo a aplicação de estratégias capazes de superar esse desinteresse,
estimulando os alunos a se envolverem com a atividade, criando hipóteses e
questionamentos sobre os fenômenos estudados. Para isso, utilizamos a prática
investigativa. A atividade foi realizada em uma turma de primeiro ano do Ensino Médio com
base na metodologia proposta por Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2002), os três
momentos pedagógicos, denominados problematização inicial, organização do
conhecimento e aplicação do conhecimento. A partir disso, pode-se verificar as dificuldades
dos alunos no primeiro momento e estimulá-los a evoluir no segundo e terceiro momento,
comprovando a importância dessa abordagem no Ensino de Química. Faz-se importante
enfatizar que o professor deve ser incentivado e preparado para que as ações sejam efetivas
no processo de ensino e aprendizagem.
PALAVRAS-CHAVE: Ensino de Química. Atividade Experimental. Abordagem Investigativa.
ACTIO, Curitiba, v. 3, n. 1, p. 19-36, jan./abr. 2018.
INTRODUÇÃO
Na área do Ensino de Ciências é comum encontrarmos inúmeras metodologias
auxiliares no processo de ensino e aprendizagem, nas quais muitas vezes são
utilizadas no planejamento de atividades desenvolvidas pelos professores que não
se sentem satisfeitos com a pedagogia tradicional que, segundo Paulo Freire se
caracteriza como educação bancária, ou seja, o professor se torna mero
transmissor das informações, havendo repetição e aplicação de respostas prontas,
assim o aluno apenas recebe e contabiliza as informações.
O modelo tradicional de ensino pode gerar nos alunos um grande desinteresse
em aprender. Também é importante destacar a complexidade de abstração para
compreender os conceitos químicos, de modo que, negar essa dificuldade pode
ser considerado ingenuidade.
Nunes e Adorni (2010) confirmam essa concepção de que no Ensino de
Química é frequente que os alunos não consigam aprender associando o conteúdo
com o dia a dia, dessa forma, eles se desinteressam pelo tema, indicando que o
ensino está sendo realizado de maneira errônea.
Pela facilidade do acesso ao conhecimento de forma rápida, podem ser
encontrados diferentes recursos didáticos e instrumentos que auxiliam o professor
de Química com alternativas para melhorar suas aulas ditas como tradicionais, tais
como: recursos tecnológicos, jogos didáticos, a experimentação, entre outros.
Algumas formas de tentar minimizar tais dificuldades encontradas pelos
docentes podem ser: trabalhar o conteúdo químico ou utilizar materiais que
estejam próximos ao dia a dia do aluno, incentivar a reflexão durante as aulas,
considerar os conhecimentos que cada aluno traz consigo sobre determinados
conceitos, trabalhar em suas aulas de forma sistematizada e clara, apresentando
os objetivos de cada aula e instigando a curiosidade e atenção dos alunos (SANTOS;
SCHNETZLER, 1996).
Uma das alternativas encontradas para trabalhar a Química de forma
contextualizada são as atividades investigativas por meio de abordagens
experimentais, despertando nos alunos interesses que os levem a compreender de
forma adequada os temas trabalhados em sala de aula (GIORDAN, 1999).
Oliveira e Soares (2010) reforçam que a experimentação apresenta várias
contribuições, tais como: motiva e desperta a atenção dos alunos, desenvolve
trabalhos em grupos e incentiva a tomada de decisões, estimula a criatividade,
aprimora as capacidades de observação, registro, análise de dados e proposições
de hipóteses para os fenômenos, aprendem conceitos científicos, detectam e
corrigem erros conceituais dos alunos, compreendem a natureza das Ciências, as
relações entre Ciência, Tecnologia e Sociedade e aprimora habilidades
manipulativas.
Apesar da importância da experimentação como ferramenta facilitadora no
Ensino de Química, ainda assim, a maioria dos professores o a utiliza como
ferramenta pedagógica (MALDANER, 2003). A justificativa para isso recai muitas
vezes na estrutura inadequada dos colégios, ou seja, a falta de reagentes, espaços
que não fornecem a segurança necessária e inviabilizam as atividades práticas,
carência de profissionais responsáveis pelo laboratório, entre outros.
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Diante desta problemática, foi proposta a realização de uma atividade
experimental investigativa A Torre de Líquidos em uma turma de ano de
uma escola pública da cidade de Londrina/PR a fim de desenvolver nos alunos a
curiosidade, envolvendo elementos que fossem próximos a sua realidade, para
assim, instigar hipóteses e questionamentos. Buscou-se auxílio na metodologia dos
três momentos pedagógicos proposta por Delizoicov, Angotti e Pernambuco
(2002).
ATIVIDADE EXPERIMENTAL INVESTIGATIVA
A partir de 1986 as atividades experimentais para fins didáticos passam a
ganhar destaque, sendo a Universidade de Harvard uma das pioneiras, publicando
uma lista de 40 experimentos para aulas de Física (WILSEK, 2009). Por meio de
situações simples, o professor deve instituir um problema inicial, discutir as
opiniões formuladas pelos alunos e provocar dúvidas que despertem a curiosidade
dos aprendizes, permitindo-lhes fazer inferências que solucionem o problema
(OLIVEIRA; SOARES, 2010).
A experimentação investigativa é frequentemente a mais defendida por
diversos autores: Gil-Pérez e Valdez Castro (1996), Araújo e Abib (2003), Wilsek
(2009), Oliveira e Soares (2010). Estes consideram a prática como uma forma de
permitir aos alunos maior poder de decisão sobre as atividades desenvolvidas,
contribuindo para uma melhor aprendizagem do conteúdo.
No Ensino por investigação os alunos são colocados em situação de realizar
pequenas pesquisas, combinando simultaneamente conteúdos conceituais,
procedimentais e atitudinais. Zômpero e Laburú (2011) analisam os pressupostos
do ensino por investigação com base em estudos de diferentes abordagens e
autores, ressaltando que as atividades devem partir sempre de situações
problemas. Essas situações podem ser levantadas tanto pelos alunos como pelos
professores, sendo de fundamental importância que “os alunos se interessem pelo
problema a ser investigado, de forma a serem motivados a resolvê-lo” (ZÔMPERO;
LABURÚ, 2011, p. 75).
Suart e Marcondes (2008) deixam claro que o procedimento experimental do
tipo receita de bolo sem a discussão e análise dos resultados tem baixo poder
cognitivo perante o objetivo maior do ensino de ciências, pois apenas reforçam a
prática da memorização e repetição. Apontam ainda a capacidade da atividade
experimental investigativa de desenvolver habilidades de alto poder cognitivo.
Em seu livro Metodologia do Ensino de Ciências, Delizoicov e Angotti (2000)
mostram que:
[...] Não é suficiente ‘usar o laboratório’ ou ‘fazer experiências’, podendo
mesmo essa prática vir a reforçar o caráter autoritário e dogmático do ensino
de ciências e, também, descaracterizar o empreendimento da ciência.
Atividades experimentais planejadas e efetivadas somente para ‘provar’ aos
alunos leis e teorias são pobres relativamente aos objetivos de formação e
apreensão de conhecimentos básicos em ciências. (DELIZOICOV; ANGOTTI,
2000, p. 22).
Diante dessa problemática referente ao modo como os experimentos são
abordados em sala de aula, é bastante evidente a necessidade de mudança na
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forma como se elaboram atividades experimentais nas aulas de ciências,
principalmente de química.
Araújo e Abib (2003) argumentam que a experimentação investigativa fornece
aos alunos o desenvolvimento das capacidades de trabalho em grupo, observação,
discussão e outras características importantes no desenvolvimento da
aprendizagem. Ademais, leva-se em consideração a busca pela resposta e
explicação dos fenômenos que são desafiadores e prendem a atenção dos alunos,
portanto os resultados não são previsíveis.
Delizoicov e Angotti (2000) reconhecem que:
Considera-se mais conveniente um trabalho experimental que margem à
discussão e interpretação de resultados obtidos (quaisquer que tenham sido),
com o professor atuando no sentido de apresentar e desenvolver conceitos,
leis e teorias envolvidas na experimentação. Desta forma o professor será um
orientador crítico da aprendizagem, distanciando-se de uma postura
autoritária e dogmática no ensino e possibilitando que os alunos venham a
ter uma visão mais adequada do trabalho em ciências. (DELIZOICOV;
ANGOTTI, 2000, p. 22).
Outra vantagem da aprendizagem pela investigação é a percepção dos alunos
sobre como ocorre o processo de construção dos conhecimentos, no qual
caracteriza o método científico como a realização de experimentações,
observações, coletas de dados, análises e divulgação de resultados na comunidade
científica (HODSON, 1994 apud OLIVEIRA; SOARES, 2010).
EXPERIMENTAÇÃO INVESTIGATIVA NO ENSINO DE QUÍMICA
Desde a Idade Média, Aristóteles (1979) defendia a experimentação como
fonte de conhecimento afirmando que, “quem possua a noção sem a experiência,
e conheça o universal ignorando o particular nele contido, enganar-semuitas
vezes no tratamento” (apud GIORDAN, 1999, p. 43). Houve muitas transformações
no pensamento científico até chegar às ideias positivistas, que influenciam as
práticas pedagógicas na área de ensino se Ciências nas escolas, principalmente no
ensino de Química. Portanto:
Saber lecionar e hierarquizar variáveis, segundo critérios de pertinência para
a compreensão dos fenômenos, controlar e prever seus efeitos sobre os
eventos experimentais, encadear logicamente sequências de dados extraídos
de experimentos, são consideradas, na visão positivista, competências de
extremo valor para a educação científica do aluno. (GIORDAN, 1999, p. 45).
Além de a experimentação ser utilizada como um instrumento que auxilia no
desenvolvimento de competências ditas por Giordan (1999), também exerce um
papel de legitimador do conhecimento científico. Até o final dos anos 60
predominou nas aulas de Química explicar o método científico e aplicá-lo, este era
o objetivo para se realizar uma boa experimentação em sala de aula.
Segundo Schnetzler e Aragão (1995), a partir dos anos 60 a cultura de pesquisa
começou a ser fortemente desenvolvida pelos programas de educação científica,
os estudos levaram em conta a evolução do pensamento e as ideias prévias dos
alunos e não apenas a execução de um passo a passo do método científico.
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Suart e Marcondes (2008) afirmam ainda que:
As atividades orientadas para o desenvolvimento cognitivo do aluno, podem
permitir que estes construam suas explicações para a compreensão do
fenômeno, estabelecendo relações entre os dados e fatos químicos
observados. Pode-se oferecer ao aluno a oportunidade de pensar sobre o
problema, resolvê-lo através da experimentação, relatar e discutir suas ideias,
que poderão contribuir para o processo de conceituação do fenômeno
químico (SUART; MARCONDES, 2008, p. 04).
Nas escolas ainda se busca incluir a experimentação no currículo, mas vários
pesquisadores apesar de ver a experimentação como uma metodologia que de
fato auxilia na construção do pensamento crítico reflexivo, mas, não concordam
com o modo como as experiências têm sido realizadas (HODSON, 1994; GIL-PERÉZ;
VALDÉS CASTRO, 1996; GONZALES, 1992; WATSON et al., 1995).
Gabel et al. (1984), critica a experimentação como um procedimento seguido
em forma de uma receita, em que os alunos apenas respondem os problemas de
laboratório utilizando estratégias algorítmicas e não conseguem compreender os
conceitos químicos desenvolvidos na sala de aula.
Segundo as Diretrizes Curriculares do Paraná:
[...] é necessário perceber que o experimento faz parte do contexto de sala
de aula e que não se separa a teoria da prática. Isso porque faz parte do
processo pedagógico que os alunos se relacionem com os fenômenos sobre
os quais se referem os conceitos a serem formados e significados. (PARANÁ,
2006, p. 20).
Destaca-se ainda que o aluno deve ser sujeito ativo na construção do
conhecimento. A atividade experimental é um método didático que proporciona
ao aprendiz ter uma atitude ativa, aprendendo melhor pela experiência direta
(HODSON, 1988). No Quadro 1, estão apresentados alguns dos métodos didáticos
utilizados para se realizar a atividade experimental em sala de aula.
Quadro 1 Tipos de atividades de Experimentação
Atividade experimental
Descrição
Demonstrativa
O professor é o experimentador, sujeito principal. Cabe ao
aluno a atenção e o conhecimento do material utilizado.
O aluno observa, anota e classifica.
Ilustrativa
É realizada pelo aluno que manipula todo o material sob a
direção do professor.
Serve para comprovar ou re/descobrir leis.
Descritiva
É realizada pelo aluno sob a observação ou não do
professor. O aluno entra em contato com o fenômeno.
Investigativa
É realizada pelo aluno, que discute ideias, elabora hipóteses
e usa da experimentação para compreender os fenômenos
que ocorrem. A participação do professor é dada na
mediação do conhecimento.
Fonte: Oliveira e Soares (2010).
São encontrados nos periódicos, como a Química Nova na Escola, diversos
artigos que retratam a experimentação no ensino de Química não apenas dentro
do laboratório, mas com materiais ou espaços alternativos. Evidencia-se a
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importância da execução de experimentos em sala de aula que não sejam apenas
demonstrativos, mas que gerem reflexão do aluno resultando em hipóteses até a
compreensão dos fenômenos.
Dessa forma, a atividade escolhida para o desenvolvimento desse trabalho foi
a utilização do experimento Torre de Líquidos como uma estratégia para trabalhar
conceitos de densidade e misturas homogêneas e heterogêneas. Para isso, foi
utilizada a experimentação Investigativa, na qual os alunos tornam-se
participantes ativos, discutindo e elaborando diferentes hipóteses que podem ser
corroboradas ou falseadas por meio da situação problemática.
TRÊS MOMENTOS PEDAGÓGICOS NO ENSINO DE QUÍMICA
De acordo com Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2002), o primeiro momento
pedagógico deve ser composto de levantamento de questões que tenham como
objetivo relacionar situações do cotidiano para estimular os alunos a participarem
de discussões sobre o conteúdo a ser trabalhado.
Para isso, antes de iniciar a problematização do tema, o professor pode utilizar
um questionário inicial para verificar as ideias que os alunos possuem, porque “[...]
pode ser que o aluno tenha noções sobre as questões colocadas, fruto da sua
aprendizagem anterior, na escola ou fora dela. Suas noções poderão estar ou não
de acordo com as teorias e as explicações das ciências [...]” (DELIZOICOV; ANGOTTI;
PERNAMBUCO, 2002, p. 201). Além disso,
[...] a problematização pode permitir que o aluno sinta necessidade de
adquirir outros conhecimentos que ainda não detém; ou seja, coloca-se para
ele um problema para ser resolvido. Eis por que as questões e situações
devem ser problematizadas (DELIZOICOV; ANGOTTI; PERNAMBUCO, 2002, p.
201).
O segundo momento pedagógico requer uma orientação do professor durante
o desenvolvimento dos conceitos propostos a fim de que o aluno comece a
enxergar as diversas possibilidades de interpretação e explicação dos fenômenos
ocorridos, passando a melhor interpretarem as situações do seu cotidiano.
Portanto, é o momento de se estudar o “[...] conteúdo programático com o qual a
‘estrutura profunda’ da codificação pode ser apreendida. É o momento de análise
dos fatos procurando superar a visão sincrética e eminentemente descritiva, até
então exposta (DELIZOICOV, 1982, p. 150 apud MARENGÃO, 2012, p. 30).
O papel do professor é muito importante nesse momento, porque os seus
questionamentos vão ocorrendo por meio de “[...] observações sistemáticas
do meio e/ou em experimentos relacionados diretamente com os fenômenos
e é dirigido para a compreensão do processo de transformação envolvido (a
‘estrutura profunda’ da codificação)” (DELIZOICOV, 1982, p. 150 apud
MARENGÃO, 2012, p. 30). Então, durante a problematização em torno das
‘codificações auxiliares’ (as observações de fatos e/ou os experimentos), o
professor irá definindo, conceituando, enfim obtendo e fornecendo as
informações que delas possam ser abstraídas (DELIZOICOV, 1982, p. 150 apud
MARENGÃO, 2012, p. 30).
No terceiro momento pedagógico, o professor deve trabalhar
sistematicamente o conteúdo desenvolvido a fim de aprimorar o conhecimento
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que foi estimulado no aluno durante a execução da proposta, interpretando as
situações estudadas e outras que possam ocorrer no cotidiano do aluno de forma
mais científica e correta possível.
Na ‘Aplicação do Conhecimento’ podemos também ampliar o quadro das
informações adquiridas ou ainda abranger conteúdo distinto da situação
original (abstraídas do cotidiano do aluno), mas decorrente da própria
aplicação do conhecimento. É particularmente importante considerar esta
função da ‘aplicação do conhecimento’; é ela que, ampliando o conteúdo
programático, extrapola-o para uma esfera que transcende o cotidiano do
aluno. (DELIZOICOV, 1982, p.150 apud MARENGÃO, 2012, p. 30).
Portanto, é no momento da aplicação do conhecimento que o aluno se torna
capaz de compreender cientificamente o fenômeno estudado. Dessa forma, o
professor deve atuar com cautela para que o objeto de estudo do cotidiano seja
assimilado corretamente e transformado em conhecimento científico.
METODOLOGIA
Considerando o panorama e as dificuldades encontradas nas escolas públicas,
uma das atividades propostas na disciplina de Estágio Supervisionado III, realizado
no período do Curso de Licenciatura em Química da Universidade Tecnológica
Federal do Paraná foi a elaboração e aplicação de um projeto de ensino, que teve
o intuito de aprimorar as práticas docentes e contribuir no desenvolvimento de
atividades criativas que auxiliem na capacidade do aluno estagiário em planejar
propostas metodológicas para o ensino de química.
A atividade foi realizada em um Colégio da rede Estadual de Ensino do Paraná,
localizado na região periférica do município de Londrina, em uma turma de 1º ano;
ressalta-se que essa foi a primeira experiência dos alunos com atividades práticas
no Ensino de Química devido a infraestrutura precária da escola.
Foi proposta uma atividade experimental investigativa dividida em três partes,
primeiro, aplicação de um questionário inicial; em seguida o desenvolvimento da
atividade experimental denominada: Torre de Líquidos, fundamentada nos três
momentos pedagógicos por Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2002); por fim, a
aplicação do questionário final.
Para o questionário inicial e final foram elaboradas 4 questões, a primeira foi
para verificar as concepções que os alunos detinham sobre a definição de mistura
homogênea; a questão 2 tratou de conceitos de mistura heterogênea; a terceira e
quarta questão do tipo aberta, entendida aqui como aquela que permite ao
entrevistado responder com suas próprias palavras, sem correr o risco de ser
influenciado pelas alternativas apresentadas, assim, questionou-se os
conhecimentos que os alunos têm sobre densidade e a relação entre densidade e
mistura, respectivamente. O questionário foi aplicado para 30 alunos, no início e
após a atividade, utilizado para análise dos conceitos prévios e da evolução dos
alunos, esse levantamento permite que o professor estabeleça “relações com o
conteúdo sobre o qual se concentrará o processo de ensino, o que valoriza a
aprendizagem e fundamenta a construção dos novos significados” (BARATIERI et
al., 2008, p. 21).