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ACTIO, Curitiba, v. 4, n. 2, p. 169-188, mai./ago. 2019.
http://periodicos.utfpr.edu.br/actio
A resolução de problemas no ensino de
ciências baseada em uma abordagem
investigativa
RESUMO
Fulano de Tal
Elizete Terezinha da Silva
elizetetsilva18@gmail.com
orcid.org/0000-0002-4798-2190
Universidade Federal de Pernambuco
(UFPE), Caruaru, Pernambuco, Brasil.
Roberto Araújo Sá
sa_aaraujo@yahoo.com.br
orcid.org/0000-0003-1895-9175
Universidade Federal de Pernambuco
(UFPE), Caruaru, Pernambuco, Brasil.
Veronica Tavares Santos Batinga
veratsb@gmail.com
orcid.org/ 0000-0002-9660-396X
Universidade Federal Rural de
Pernambuco (UFPE), Recife,
Pernambuco, Brasil
Instituição (SIGLA), Cidade, Estado, País
Beltrano de Tal
beltrano@gmail.com
orcid.org/0000-0001-8327-9147
Instituição (SIGLA), Cidade, Estado, País
Este trabalho é parte de uma pesquisa mais ampla de mestrado acadêmico, que tem por
objetivo avaliar as potencialidades de uma sequência didática sobre o tema Água elaborada
com base na abordagem de Resolução de Problemas no contexto do Ensino por
Investigação. A pesquisa foi realizada em uma turma de 9º ano do Ensino Fundamental II de
uma escola pública de São Caetano, Pernambuco, na disciplina de Ciências. A coleta de
dados constou da observação participante e as produções dos alunos na resolução dos
problemas e atividades realizadas durante o desenvolvimento da sequência. Os dados
foram analisados com base na trajetória dos alunos no processo de aprendizagem e de
elementos presentes no ensino por investigação. Os resultados apontam que as atividades
estruturadas para a sequência propiciou aos alunos o processo de busca do conhecimento
e o desenvolvimento de habilidades, como: elaboração de hipóteses, planejamento de
experimento, discussão e comunicação de ideias, trabalho em grupo, autonomia e
resolução de problemas. Destaca-se também a identificação das dimensões epistêmica e
pedagógica do conhecimento durante as ações desenvolvidas pelos alunos nas atividades
da sequência. A abordagem dos conteúdos de Ciências no contexto da temática Água
proporcionou a construção de conceitos químicos pelos alunos, de forma significativa,
durante as atividades vivenciadas na sequência.
PALAVRAS-CHAVE: Resolução de Problemas. Ensino por Investigação. Ciências. Ensino
Fundamental II. Água.
ACTIO, Curitiba, v. 4, n. 2, p. 169- 188, mai./ago. 2019.
INTRODUÇÃO
O ensino de ciências tem passado por diversas modificações ao longo dos
últimos anos, com o objetivo de acompanhar as mudanças que a sociedade vem
enfrentando. Nesse contexto, diferentes abordagens didáticas têm sido
desenvolvidas com a finalidade de que os estudantes criem uma visão mais
contemporânea da Ciência. A abordagem dos conhecimentos científicos como um
processo em construção e contextual, e não como um produto acabado, pode
favorecer aos alunos que se tornem participantes ativos do processo de
aprendizagem, uma vez que nesta abordagem a relação que o sujeito mantém com
o mundo e suas vivências pode influenciar na apropriação de novos significados e
estimular a busca pelo aprendizado (SOLINO; FERRAZ; SASSERON, 2015).
No contexto atual, o ensino de ciências deve fazer sentido para o aluno e
ajudá-lo não apenas a compreender o mundo físico, mas a reconhecer seu papel
como participante de decisões individuais e coletivas na sociedade. Um dos
objetivos do ensino de ciências é fazer com que os estudantes se apropriem do
conhecimento científico e passem a compreender a Ciência como uma construção
social e humana. No entanto, grande parte das instituições escolares ainda
privilegiam abordagens de ensino voltadas para a transmissão, memorização e
reprodução dos conteúdos, favorecendo a passividade dos estudantes durante o
processo de ensino e aprendizagem (BRASIL, 1997; DIAS, 2016).
Nessa perspectiva, Schnetzler e Aragão (1995) definem o ensino por
transmissão-recepção como sendo
Uma prática de ensino encaminhada quase exclusivamente para a retenção,
por parte do aluno, de enormes quantidades de informações passivas, como
propósito de que essas sejam memorizadas, evocadas e devolvidas nos
mesmos termos em que foram apresentadas na hora dos exames, através das
provas, testes e exercícios mecânicos repetitivos (SCHNETZLER; ARAGÃO,
1995 p. 27).
Nesse cenário, surge a necessidade de desenvolver propostas de ensino de
ciências que possibilitem aos estudantes resolver problemas relacionados com o
conhecimento científico escolar a partir de temas ou situações reais que fazem
parte do contexto no qual eles estão inseridos. No processo de resolução de
problemas, na perspectiva investigativa, os estudantes têm a possibilidade de
desenvolver o pensamento crítico, atividades investigativas e a tomada de decisão
sobre questões que envolvem o conteúdo de ciências, relacionando-o com
aspectos da Tecnologia, Sociedade e Ambiente (MOREIRA; PEDRANCINI, 2016).
Diante do exposto, este trabalho objetiva avaliar as potencialidades das
atividades propostas numa sequência de ensino e aprendizagem ou sequência
didática (SD) sobre a temática Água, elaborada com base na abordagem de
Resolução de Problemas, visando contribuir para a construção de alguns conceitos
de ciências no Ensino Fundamental II.
O tema Água se mostra relevante diante dos problemas atuais enfrentados
pela sociedade, como escassez de água e a necessidade de conservação dos
recursos hídricos, o que sugere a importância de uma mudança de postura dos
indivíduos e da população sobre essas questões, buscando a garantia da própria
sobrevivência. Esse tema também potencializa a contextualização do processo de
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ensino e aprendizagem de Ciências, principalmente quando se busca articular o
conhecimento científico escolar com problemas reais que emergem da sociedade.
O ENSINO DE CIÊNCIAS NO ENSINO FUNDAMENTAL
A disciplina de ciências no Ensino Fundamental aborda conhecimentos que
são imprescindíveis à formação e ao desenvolvimento do aluno, pois são
conteúdos relacionados com o estudo dos fenômenos e eventos da natureza, do
universo, dos seres vivos e da matéria. Os conteúdos abordados referem-se à
diferentes áreas do conhecimento, tais como Biologia, Química, Física e
Geociências. Tradicionalmente, estes conhecimentos são apresentados nos livros
didáticos de maneira fragmentada. O programa escolar do nono ano do Ensino
Fundamental, por exemplo, é composto, geralmente, por conteúdos de Química e
Física que são desenvolvidos como se fossem disciplinas separadas e desconexas
(MILARÉ; ALVES FILHO, 2010; GRAMOWSKI et al., 2004).
Assim, notamos que normalmente o componente curricular de ciências não é
bem aceito pelos alunos, sendo considerado chato, de difícil compreensão e até
mesmo sem importância, pois não possibilita uma visão crítica e reflexiva do aluno
e do mundo ao seu redor (LIMA et al., 2016).
Nas orientações e concepções apresentadas nos documentos oficiais, sendo
eles: a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (BRASIL, 1996), as Diretrizes
Curriculares Nacionais (BRASIL, 2010) e os Parâmetros Curriculares Nacionais
(BRASIL, 1998), observa-se que há um consenso sobre a necessidade de uma
organização dos conteúdos no ensino de ciências, de forma a abandonar a
proposta fragmentada e buscar uma articulação entre os diversos conhecimentos
das suas diferentes áreas, para um melhor entendimento dos fenômenos naturais
pelos estudantes (GRAMOWSKI et al., 2004).
Nesse contexto, Chassot (2003, p. 91) defende que a alfabetização científica
deve ser considerada uma das dimensões para fomentar alternativas que
privilegiem uma educação mais comprometida. Conforme assinala o autor,
entender a Ciência nos permite, também, controlar e prever as transformações
que ocorrem na natureza. Dessa forma, poderemos fazer com que essas
transformações sejam conduzidas de forma a proporcionar uma melhor qualidade
de vida aos indivíduos.
Ainda segundo esse autor, a alfabetização científica só pode ocorrer quando a
escola, em todos os níveis de ensino, cumprir com o seu papel de instrumentalizar
os indivíduos para que saibam utilizar os conhecimentos científicos adquiridos para
resolver problemas do cotidiano e tomar decisões responsáveis, reconhecendo
que a Ciência e suas produções tanto podem contribuir para a melhoria das
condições de vida da população, quanto podem trazer consequências negativas
para o ser humano e o seu meio (CHASSOT, 2003, p. 91).
Dessa forma, para introduzir a alfabetização científica e romper com a
fragmentação dos conteúdos que dificulta a aprendizagem e distancia a Ciência da
vivência dos alunos, é necessário um processo de ensino e aprendizagem que
privilegie pequenas investigações, atividades, ações, interações e
questionamentos na sala de aula, bem como estudos sobre as interações entre
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ciência, tecnologia e sociedade a partir de temas sociocientíficos (MUNFORD;
LIMA, 2007).
ENSINO DE CIÊNCIAS POR INVESTIGAÇÃO
De acordo com Abreu (2008), o ensino com base na investigação e na
resolução de problemas é uma das abordagens didáticas que podem contribuir
para a alfabetização científica no contexto escolar. Entretanto, para que essas
abordagens alcancem o objetivo esperado é necessário que os alunos tenham
consciência do que estão aprendendo.
Nessa perspectiva, Suart (2008) define uma abordagem investigativa como:
Aquelas atividades nas quais os alunos não são meros espectadores e
receptores de conceitos, teorias e soluções prontas. Pelo contrário, os alunos
participam da resolução de um problema proposto pelo professor ou por eles
mesmos; elaboram hipóteses; coletam dados e os analisam; elaboram
conclusões e comunicam os seus resultados com os colegas. O professor se
torna um questionador, conduzindo perguntas e propondo desafios aos
alunos para que estes possam levantar suas próprias hipóteses e propor
possíveis soluções para o problema (STUART, 2008, p. 27).
Segundo Carvalho (2018), o ensino por investigação é compreendido como o
ensino dos conteúdos, no qual o professor propõe para os alunos as seguintes
condições em sala de aula: pensar, considerando a estrutura do conhecimento;
falar, evidenciando seus argumentos e conhecimentos construídos; ler,
entendendo criticamente o conteúdo lido; escrever, mostrando autoria e clareza
nas ideias expostas. Sasseron (2018) destaca cinco elementos presentes no ensino
por investigação, tais como: o papel intelectual e ativo dos estudantes; a
aprendizagem para além dos conteúdos conceituais; o ensino por meio da
apresentação de novas culturas aos estudantes; a construção de relações entre
práticas cotidianas e práticas para o ensino; a aprendizagem para a mudança
social. Assim, observa-se que é necessária uma mudança de papel tanto do aluno
quanto do professor, o qual passa de detentor do conhecimento para mediador.
Corroborando com este entendimento, Carvalho (2013) afirma que o ensino
de Ciências por investigação tem como objetivo criar um ambiente investigativo
na sala de aula, de modo que o ensino vise conduzir e mediar os alunos no processo
simplificado do trabalho científico para que eles possam gradualmente ir
desenvolvendo a cultura científica no espaço escolar. Nesse sentido, as aulas
devem ser planejadas de maneira a proporcionar condições para que os alunos
expressem seus conhecimentos prévios para iniciar a construção dos novos,
apresentando ideias próprias e discutindo-as com seus colegas e com o professor.
Dessa maneira, os alunos partem gradativamente do conhecimento cotidiano para
o conhecimento científico escolar, adquirindo condições para compreenderem os
conhecimentos já estruturados por gerações anteriores.
Ensinar por investigação significa fazer uma aproximação dos conhecimentos
científicos com os conhecimentos escolares, mobilizando a ação do aluno nas
atividades propostas em sala de aula (VIEIRA, 2012). Nesse viés, esse modelo de
ensino surge, no contexto desse trabalho, como uma proposta que contempla o
objetivo atual da educação básica voltada para a formação de cidadãos. De acordo
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com Sasseron (2018), o ensino por investigação é uma abordagem didática que
associa às ações e às práticas realizadas pelo professor para a proposição de
estratégias e atividades aos alunos, sendo necessária a autonomia intelectual dos
estudantes para a investigação de problemas (CARVALHO, 2013). Nessa direção,
esta abordagem didática é focada no aluno e tem como finalidade a aprendizagem
por meio da introdução e resolução de problemas ou enigmas que estimulem o
desenvolvimento de habilidades conceituais, procedimentais e atitudinais nas
diversas áreas do conhecimento.
A ABORDAGEM DE RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS (ARP)
A ARP é considerada uma metodologia de ensino e aprendizagem centrada no
aluno que estimula o desenvolvimento de suas habilidades para conduzir e
participar de atividades de pesquisa, integrando os conhecimentos teóricos e
práticos, além da aplicação de estratégias e conhecimentos para desenvolver uma
solução viável para um determinado problema (LOPES et al., 2011; AMADO, 2015;
BATINGA; TEIXEIRA, 2014).
A ARP se situa no contexto e engloba características do ensino por
investigação, tendo como objetivo desenvolver a autonomia dos alunos e a
aprendizagem de conteúdos conceituais, procedimentais e atitudinais. Para isso,
parte dos conhecimentos pré-existentes dos alunos durante o processo de
resolução de problemas.
A resolução de problemas (RP) baseia-se na apresentação e resolução de
problemas reais ou fictícios (BATINGA; TEIXEIRA, 2014) que exigem dos alunos uma
atitude ativa e um esforço para encontrar respostas adequadas ao contexto dos
problemas a ser resolvidos. Nesse sentido a RP visa ensinar os alunos a resolver
diferentes problemas, e nesse processo eles aprendem conteúdos teóricos e
práticos inerentes à resolução dos problemas propostos em diversas áreas do
conhecimento (GOI; SANTOS, 2003). Segundo Pozo (1998), ensinar os alunos a
resolver problemas significa torná-los aptos a encontrarem por si mesmos
respostas às perguntas que eles precisam responder, ao invés de esperar uma
resposta já elaborada por outros e transmitida pelo livro-texto ou pelo professor.
A resolução de problemas pode ser compreendida como uma estratégia de
ensino e aprendizagem que considera os aspectos relativos à vivência de um
contexto conhecido pelos alunos na proposição e no processo de resolução de
problemas. Isso promove uma maior aproximação dos problemas postos, em
especial nas aulas de Ciências e Química, com a realidade dos alunos em seu
cotidiano e com os problemas reais que a sociedade enfrenta (BATINGA; TEIXEIRA,
2014).
A palavra problema pode ser associada a diferentes significados, entretanto,
muitas vezes no contexto escolar não se faz uma distinção clara entre exercício e
problema. Para abordar a Resolução de Problemas na sala de aula, é fundamental
deixar claro a diferença entre esses dois termos. O exercício pode ser solucionado
de forma imediata utilizando mecanismos que levam à resposta, priorizando a
memorização de regras, equações e fórmulas. Os exercícios são solucionados com
base no uso de técnicas e habilidades já aprendidas que, em consequência da
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prática, se transformam em uma rotina (LOPES, 1994; POZO, 1998; BATINGA;
TEIXEIRA, 2014).
Para Leite e Esteves (2005), problema é um enunciado que apresenta um
obstáculo a ser solucionado, sem uma fórmula a ser seguida, e que pode ter mais
de uma solução possível ou não ter solução. D’Ambrósio (2010, p. 1) afirma que
“problema é uma situação, real ou abstrata, ainda não resolvida, em qualquer
campo do conhecimento e de ação”. Pozo (1998) define problema como uma
situação na qual não dispomos de procedimentos automáticos que permitam
solucioná-la de forma imediata, sem exigir, de alguma forma, a reflexão ou tomada
de decisão sobre os passos a serem seguidos para chegar a solução. Há entre esses
autores a ideia de que problema é uma situação para a qual não se possui os
conhecimentos necessários para solucionar de forma imediata, exigindo uma
atitude do aluno para superar esse obstáculo. Para Goi e Santos (2003), problemas
são desafios dotados de características que instigam a capacidade de raciocínio, e
também que põem à prova a capacidade de criar, de decodificar informações, de
relacionar e planejar procedimentos adequados para a sua resolução.
A TEMÁTICA ÁGUA NO ENSINO DE CIÊNCIAS NO ENSINO FUNDAMENTAL II
A água é um recurso natural essencial para a sobrevivência dos seres vivos,
precisamos dela para diversas atividades do nosso dia a dia, como: cozinhar
alimentos, saciar nossa sede, higienização de nosso corpo, para limpeza doméstica,
dentre outras atividades. Entretanto, a água sem tratamento adequado pode
causar diversas doenças, pois pode possuir substâncias químicas (agrotóxicos) ou
microrganismos (bactérias, vírus e protozoários) que causam doenças. As
principais doenças causadas por água contaminada são: cólera, hepatite A,
leptospirose, amebíase, febre tifoide e esquistossomose. Além disso, existem
doenças que são transmitidas por insetos que nascem na água ou que picam
próximos a fontes de água. Dentre essas doenças, podemos destacar a dengue, a
febre amarela e a malária. Sendo a água tão importante para nossa vida e estando
esse recurso em risco no nosso planeta, constitui-se em um tema relevante e que
permite trazer para o contexto os conceitos químicos e a formação de um
pensamento crítico e reflexivo (DIAS, 2016).
De acordo com Gozer (2012), o tema água é considerado importante no
ensino de ciências, pois permite problematizar situações da realidade do aluno.
Assim, deve estar presente no contexto educacional, com enfoque na ética e na
formação do cidadão consciente do lugar que ocupa no mundo, que parte do local
e se relaciona com o global. Os PCN de Ciências Naturais também abordam a
necessidade de trabalhar a importância dos recursos hídricos para os seres vivos,
envolvendo assuntos como: formas de aproveitamento da água; o desperdício; a
reutilização; a qualidade; o tratamento e a distribuição da água e os processos
vitais mais importantes dos quais a água faz parte (BRASIL, 1998).
A água normalmente aparece nos programas de Química quando são tratados
conteúdos como separação de misturas, substância pura, ligações químicas,
soluções, forças intermoleculares, polaridade, geometria e ácidos/bases.
Entretanto, devido à forma como esses conteúdos são abordados - por meio de
um ensino voltado para transmissão-recepção - os alunos não conseguem associar
a água trabalhada na aula com a água do seu dia a dia (QUADROS, 2004).
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De acordo com Torralbo (2009), existem diversas propostas de ensino de
Química a partir do tema água, porém, a autora chama a atenção para a forma
como esse tema é abordado, pois, muitas vezes, a temática água fica em segundo
plano, servindo apenas para motivar os alunos e para descrição ou exemplificação
de conceitos químicos. Além disso, Quadros (2004) ressalta que algumas propostas
de ensino com temáticas ambientais relacionam a Química com o cotidiano de
maneira negativa, uma vez que muitos trabalhos referem-se à “poluição das
águas’’, “destruição da camada de ozônio”, “chuva ácida” e “efeito estufa”, o que
pode reforçar uma visão da Química como sendo apenas prejudicial ao ser humano
e meio ambiente.
Diante do exposto, pretendemos abordar neste trabalho a temática Água, com
o objetivo de introduzir o conteúdo de Matéria e suas transformações, previsto na
disciplina de Ciências no 9º ano do Ensino Fundamental, contextualizando-o com
as diversas tecnologias utilizadas para o tratamento de água. Além disso, buscamos
trazer para a sala de aula o ensino de conceitos químicos e a reflexão de atitudes
de conscientização e responsabilidade com relação à qualidade e uso da água,
pretendendo contribuir na formação dos estudantes para que estes se tornem
cidadãos ativamente engajados no desenvolvimento sustentável.
METODOLOGIA
Esta pesquisa é de caráter qualitativo, envolvendo um estudo de caso (LÜDKE;
ANDRÉ, 1986). O objetivo deste trabalho centra-se na análise das potencialidades
de uma sequência didática sobre o tema Água, elaborada com base na abordagem
de Resolução de Problemas no contexto do Ensino por Investigação. Participaram
da pesquisa 10 alunos do 9º ano do Ensino Fundamental II, de uma escola pública
da cidade de São Caetano, interior de Pernambuco. O 9º ano foi escolhido para
aplicação da sequência por ser o primeiro contato dos alunos com a Química na
escola.
A seguir, apresentamos de forma detalhada os momentos e aulas que
constituíram o desenho da sequência didática.
Aula 1: resolução inicial dos problemas. A aula consistiu na leitura e
apresentação (pela pesquisadora) de dois problemas, denominados P1 e P2, para
serem resolvidos pelos estudantes. Essa atividade objetivou analisar as
concepções prévias dos estudantes sobre os conteúdos de Ciências associados à
temática Água, dentre eles: composição da água, estados físicos da matéria e
tratamento da água. A resolução dos problemas foi feita de modo individual e não
foi permitida a consulta a nenhum material didático. O instrumento de coleta de
dados utilizado nessa aula foi uma ficha que constou dos enunciados de P1 e P2
(Quadro 1).
Do ponto de vista da conceituação do termo problema, os enunciados (P1 e
P2) elaborados pela professora e propostos à turma se configuram como
problemas segundo Pozo (1998), quando afirma que: problema é uma situação na
qual não se dispõe de conhecimentos e procedimentos necessários que permitam
solucioná-la de forma imediata, por isso, exige-se dos alunos uma atitude para
superar obstáculos na busca de sua resolução.
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Quadro 1 – Ficha com Problemas
P1
Sabe-se que cerca de 71% da superfície da Terra é coberta por
água. Porém, mesmo diante de tanta água em nosso planeta,
corremos o risco de ficarmos sem água potável para o consumo.
Para ser considerada potável, a água tem que atender a
determinados requisitos quanto à sua natureza física, química e
biológica. Assim, depois de captada dos rios, barragens ou poços,
a água é levada para a estação de tratamento, onde passa por
várias etapas, depois é distribuída para a população. Considerando
essas informações, responda:
• Questionamento 1: Você acha que a água que sai da sua
torneira pode ser consumida sem nenhum outro tratamento?
Justifique sua resposta.
• Questionamento 2: A simples aparência física da água é
suficiente para garantir sua potabilidade? Ou apenas por processo
de separação de mistura (filtração) é possível alcançar esta
potabilidade? Por quê?
P2
O Rio Ipojuca em outras épocas servia como incentivo ao turismo
e era referência de lazer e pesca para moradores da região.
Atualmente o Ipojuca é o terceiro rio mais poluído do Brasil
(SOUSA, 2017). Considerando essas informações, responda:
• Questionamento 1: O que você faria para solucionar o
problema do Rio Ipojuca?
• Questionamento 2: Por que é tão comum a água ficar
contaminada?
• Questionamento 3: O que polui o rio?
Fonte: autoria própria (2018).
Aula 2: Debate sobre escassez e contaminação da Água: foram utilizados os
vídeos: 1. “Poluição do Rio Ipojuca”, disponível no YouTube e 2. “A Química no
tratamento da Água”, também disponível no YouTube. Após a exibição de cada
vídeo, deu-se início a uma atividade de debate sobre os aspectos abordados. Nesse
momento, os alunos foram organizados em círculos, de forma que todos puderam
interagir durante as discussões com a mediação da professora. Nesta ocasião, o
instrumento de coleta de dados utilizado foi a observação participante, a partir de
anotações das interações e discussões ocorridas entre a turma pela professora.
Aulas 3 e 4: aulas expositivas dialogadas. Nessa atividade a professora
abordou a definição das misturas homogêneas e heterogêneas e seus diferentes
métodos de separação, bem como a conceituação e diferenças entre fenômenos
físicos e químicos. Para tal, ela utilizou como recursos didáticos slides e imagens
projetados pelo datashow. Ao final das aulas, os estudantes se organizaram em
grupos para preparar/planejar uma atividade experimental. Para isso, eles usaram
amostras de água e outros materiais para preparar misturas, e em seguida
apresentar a turma os diferentes métodos de separação dos componentes de uma
mistura. Nessas aulas, foi usada a observação participante como instrumento de
coleta de dados, que constou do registro de falas/participação dos estudantes em
alguns episódios durante a apresentação dos experimentos.
Aula 5: realização de uma atividade experimental planejada pelos alunos. A
aula consistiu na simulação de etapas do tratamento da água associado aos
métodos de separação de misturas. Foram utilizadas amostras de água misturada
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com diferentes materiais (óleo, sal, areia, detergente etc.). Essa atividade foi
realizada em grupos de três alunos, com mediação da professora. Os instrumentos
de coletas de dados utilizados foram a observação participante, os registros de
participação, fotografias e resolução de questões pelos alunos durante a execução
da tarefa.
Aula 6: reapresentação dos problemas aos estudantes. Nessa atividade, os
alunos responderam novamente aos problemas P1 e P2 de forma individual e sem
consulta a qualquer material didático, tecnológico ou aos colegas. Nesse
momento, o instrumento de coleta de dados utilizado foi uma ficha (Quadro 1)
com o registro das respostas dos estudantes para a resolução dos problemas.
ANÁLISE DOS DADOS
Para análise dos dados, visando alcançar o objetivo de pesquisa, foram
adotados os seguintes critérios: a) Identificação das dimensões epistêmica e
pedagógica presentes nas ações realizadas pelos alunos e professor nas atividades
da sequência. A epistêmica considera a construção do conhecimento como uma
ação voltada para interpretação do mundo, compreensão de métodos científicos
e comprovação de hipóteses. E a pedagógica consiste das interações diversas que
ocorrem entre professor e alunos e alunos-alunos (MÉHEUT, 2005); b) Validação
interna da sequência tomando por base ideias de Méheut (2005) e nas
características do Ensino por Investigação (SUART, 2008). A validação interna
refere-se à análise das informações sobre a trajetória de aprendizagem dos alunos
nas atividades da sequência (MÉHEUT, 2005).
Para analisar a trajetória de aprendizagem foram estabelecidas algumas
categorias relacionadas com as respostas dos alunos na resolução dos problemas
P1 e P2 (aulas 1 e 6) (Quadro 2) e nas ações realizadas pelos alunos nas atividades
desenvolvidas na sequência como: exibição de vídeos e debate, aula expositiva
dialogada, atividade experimental e resolução de questões (aulas 2, 3, 4 e 5) na
vivência da abordagem da resolução de problemas no contexto do ensino por
investigação.
Quadro 2 - Categorias de análise das respostas dos alunos aos problemas propostos
Categoria
Critério
Resposta Satisfatória (RS)
Consideramos uma resposta satisfatória quando o
aluno explicou com base no conhecimento científico
escolar as características da água potável, seus
estados físicos, hábitos de consumo do ser humano
e os métodos de separação de mistura.
P1
Resposta Insatisfatória (RI)
Consideramos uma resposta insatisfatória quando o
aluno não faz relação entre as caraterísticas da água
e sua adequação para o consumo humano.
Não Respondeu (NR)
Classificamos como “não respondeu” quando os
alunos deixavam a questão em branco, sem
resposta.
P2
Resposta Satisfatória (RS)
Consideramos resposta satisfatória quando o aluno
cria uma estratégia para solucionar o problema,
levando em consideração as propriedades da água
como solvente universal.
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Categoria
Critério
Resposta Insatisfatória (RI)
Consideramos resposta insatisfatória quando o
aluno não propõe uma estratégia coerente para
solucionar o problema.
Fonte: autoria própria (2018).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
VALIDAÇÃO INTERNA DA SEQUÊNCIA DIDÁTICA SOBRE A ÁGUA
ANÁLISE DAS CONCEPÇÕES DOS ALUNOS RELATIVAS A ASPECTOS DO TEMA
ÁGUA
Apresentamos a análise das concepções prévias dos estudantes (1ª aula) com
base em suas respostas iniciais a P1 (Quadro 1).
P1. Sabe-se que cerca de 71% da superfície da Terra é coberta por água.
Porém, mesmo diante de tanta água em nosso planeta corremos o risco de
ficarmos sem água potável para o consumo. Para ser considerada potável, a água
tem que atender a determinados requisitos quanto a sua natureza física, química
e biológica. Assim, depois de captada dos rios, barragens ou poços, a água é levada
para a estação de tratamento, onde passa por várias etapas de tratamento e
depois é distribuída para a população. Considerando essas informações responda:
Questionamento 1: você acha que a água que sai da sua torneira pode ser
consumida sem nenhum outro tratamento? Justifique sua resposta.
De acordo com análise das respostas dos alunos ao 1º questionamento
percebemos que a maioria dos alunos (8) reconheceu que não se pode consumir a
água da torneira sem fazer outro tratamento. Apenas o aluno A1 (10%) apresentou
justificativa de acordo com o esperado para a categoria de resposta satisfatória
(RS). A1 respondeu da seguinte forma: “não, porque ainda pode ter bactérias
presentes na água, por isso precisa fazer outros tratamentos como filtrar ou ferver
a água antes de consumi-la”. Sete alunos (70%) apresentaram respostas com
justificativa incoerente, por exemplo, o aluno A5: “não, porque mesmo assim há
de ter mais tratamento”, que se enquadraram na categoria RI. Dois alunos (20%)
não responderam (NR). Apresentamos a análise das concepções prévias dos
estudantes (1ª aula) com base em suas respostas iniciais ao 2 º questionamento
de P1.
Questionamento 2 (P1): a simples aparência física da Água é suficiente para
garantir sua potabilidade? Ou apenas por processo de separação de mistura
(filtração) é possível alcançar esta potabilidade? Por quê?
Com relação ao segundo questionamento, a análise indicou que todos os
alunos responderam que a aparência física não é suficiente para garantir a
potabilidade da água. Apenas dois alunos (20%) expressaram justificativas que se
enquadram na categoria (RS) para esta questão, como o aluno A3, por exemplo,
que respondeu: “não, porque mesmo a água parecendo estar limpa ainda pode
conter bactérias presentes na água que não conseguimos ver a olho nu. Além disso,
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é preciso analisar o cheiro e o gosto”. Oito alunos (80%) apresentaram RI, como o
aluno A6, por exemplo: “não, porque a água precisa passar por outras etapas para
ficar limpa”.
Apresentamos a análise das concepções prévias dos estudantes (1ª aula) com
base em suas respostas iniciais a P2 (Quadro 1) a seguir:
P2: O rio Ipojuca em outras épocas servia como incentivo ao turismo e era
referência de lazer e pesca para moradores da região. Atualmente o Ipojuca é o
terceiro rio mais poluído do Brasil (SOUSA, 2017). Considerando essas
informações, responda: Questionamento 1: O que você faria para solucionar o
problema do rio Ipojuca? o objetivo foi levar os alunos a refletir sobre a poluição
do Rio Ipojuca e propor uma solução para resolver o problema desse rio, levando
em consideração as propriedades da água e métodos de despoluição.
A análise das respostas ao questionamento 1 (P2) mostrou que: nenhum aluno
respondeu de forma satisfatória. Todos os alunos (100%) responderam que a
situação seria resolvida apenas proibindo de se jogar lixo no rio. A título de
ilustração, o aluno A6 afirmou que: “proibiria de jogar lixo e esgotos no rio”. Esse
resultado está de acordo com pesquisa realizada por Fernandes (2015), a qual
aponta que os alunos têm consciência das ações humanas que contribuem para a
poluição dos rios, mas não têm conhecimento sobre métodos de despoluição dos
recursos hídricos.
No 2º questionamento: por que é tão comum a água ficar contaminada? nove
alunos não apresentaram respostas satisfatórias que levassem em consideração as
propriedades químicas da água, como se mostra evidente na resposta do aluno A7:
“Por conta dos lixos jogados pela população e esgotos”. Um aluno não respondeu
a esse questionamento (NR). A maioria (9) tem a ideia de que a água fica
contaminada por causa do descarte de lixos e esgotos.
Para o questionamento 3º sobre “o que polui o rio”, todos os alunos
responderam que são os lixos e esgotos que poluem o rio. As respostas foram
comiseradas satisfatórias (RS) visto que apesar de ser uma resposta simplificada, a
mesma está de acordo com a situação atual e aparente do rio Ipojuca,
representando uma visão de poluição do senso comum, baseada nos
conhecimentos e experiências advindas do cotidiano dos alunos.
ANÁLISE DAS AÇÕES DOS ALUNOS NAS ATIVIDADES DA SEQUÊNCIA DIDÁTICA
As ações desenvolvidas pelos alunos durante a realização das atividades da
sequência se aproximam das que correspondem às propostas no ensino
investigativo, de acordo com Suart (2008), Carvalho (2018), Sasseron (2018) e
Vieira (2012), tais como: desempenho de papel ativo pelo aluno a partir da
mobilização de seus conhecimentos prévios, elaboração de estratégias,
delimitação dos problemas (P1 e P2) com base na interpretação de seus
enunciados e formulação de hipóteses que correspondem a possíveis soluções
iniciais no processo de resolução dos problemas.
Na segunda aula os estudantes assistiram a dois vídeos, que abordavam
diferentes aspectos relacionados à poluição do rio Ipojuca e as diferentes etapas
de tratamento de água. Ao final da exibição dos vídeos, a professora mediou o
ACTIO, Curitiba, v. 4, n. 2, p. 169- 188, mai./ago. 2019.
debate entre os estudantes sobre escassez, contaminação e tratamento da água.
Observamos que muitas informações fornecidas nos vídeos e aprendidas pelos
estudantes durante o debate contribuiu para elucidar algumas questões que
emergiram nas suas respostas iniciais aos problemas. As trocas e interações
ocorridas entre os alunos e a professora ao longo do debate proporcionou a
reflexão deles sobre aspectos sociais, tecnológicos e históricos relacionados com a
poluição das águas e para o uso inadequado desse recurso natural (SASSERON,
2018). Corroborando com Méheut (2005), as atividades de exibição de vídeo e
debate contribuíram para a emergência da dimensão epistêmica pelo fato da
abordagem dos conteúdos de química estar articulada ao contexto da temática
Água e da pedagógica por permitir a interação entre alunos-alunos e alunos-
professora.
Nas aulas expositivas dialogadas (3 e 4) a professora abordou conceitos
químicos relativos à temática água, tais como: substâncias, misturas e suas
diferenças, processos de separação de misturas, propriedades da água e suas
etapas de tratamento. Nesse momento foi possível perceber a emergência da
dimensão pedagógica (MÉHEUT, 2005) por meio da participação dos alunos na
discussão dos conceitos de química a partir de colocações, descrição de exemplos
e esclarecimento de dúvidas, com a mediação da professora. A apropriação dos
conhecimentos trabalhados nessas aulas pelos alunos contribuiu para o
desenvolvimento das atividades seguintes da sequência.
A atividade (aula 5) permitiu analisar a capacidade dos alunos em planejar
experimentos e associa-lo aos fenômenos que neles ocorrem com os conceitos
químicos abordados nas aulas 3 e 4. Para discutir sobre os métodos de separação
de misturas e as etapas do tratamento da água de forma contextualizada, os alunos
prepararam misturas utilizando amostras de água e outras substâncias, as quais
foram escolhidas por cada grupo. Em seguida, eles buscaram explicar os métodos
adequados para separar os componentes de cada mistura (CARVALHO, 2018).
O grupo 1 realizou um experimento utilizando dois pratos contendo, em cada
um, uma mistura de água e orégano. Em seguida, foi introduzido um dedo molhado
com detergente na mistura (prato 1) e outro sem o detergente (prato 2). No dedo
sem a presença do detergente não houve modificação (prato 2), mas com o uso de
detergente ocorreu a repulsão do orégano na mistura (prato 1). O grupo 1 afirmou
que escolheu esse experimento por achar muito interessante, parecer mágica. Na
explicação desse fenômeno o grupo 1 afirmou que a água forma uma película e o
detergente quebra tal película, causando a repulsão do orégano. Em seguida, a
professora questionou o grupo acerca de qual método de separação eles usariam
para separar os componentes dessa mistura, e partir disso, proporcionou uma
discussão com a turma sobre este experimento. Esse resultado aponta que alguns
alunos ainda têm uma visão da experimentação como magia. A respeito disso,
autores como Gonçalves e Galiazzi, (2004) defendem que: se os alunos se motivam
pela magia das atividades experimentais, cabe ao professor partir desse
conhecimento inicial para problematizá-lo na direção da construção de
conhecimentos mais consistentes que aproximem os estudantes do conhecimento
científico escolar (GONÇALVES; GALIAZZI, 2004). Tal aspecto converge com a
atitude de questionamento da professora ao grupo 1 (SUART, 2008).
O grupo 2 realizou um experimento utilizando água e sal como exemplo de
uma mistura homogênea e água e areia exemplificando uma mistura heterogênea.
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Esse grupo explicou corretamente a diferença entre os tipos de misturas e os
métodos de separação que poderiam ser utilizados, associando-os com os
processos de tratamento da água (CARVALHO, 2018; SASSERON, 2018).
O grupo 3 realizou um experimento que simulou as etapas do tratamento da
água, utilizando um filtro confeccionado com garrafa PET e com a adição de areia,
algodão, água, folhas de árvores. A partir do experimento eles explicaram os
processos de separação de misturas que acontecem no tratamento da água, como
a filtração.
Ao final da apresentação dos experimentos pelos grupos, a professora
solicitou-lhes a resolução de cinco (Q1, Q2, Q3, Q4 e Q5) questões descritas a
seguir.
A questão 1 (Q1) indagou: “a água coletada de uma fonte natural pode ser
utilizada sem tratamento para consumo humano? Justifique sua resposta”. Dois
grupos (G1 e G2) responderam que a água poderia ser consumida sem tratamento
porque era de fonte natural. Isto indica que eles entendem a expressão “fonte
natural” como “sem contaminação”, uma vez que essa associação foi explicitada
nas respostas desses grupos. O grupo 3 respondeu que a água não poderia ser
usada, destacando a presença de substâncias que podem afetar a saúde humana:
“Não, porque ela (água) pode conter muitas impurezas que fazem mal a saúde”.
Na segunda questão (Q2): “qual a função de cada etapa do tratamento da
água?”, as respostas dos grupos apontam que os alunos compreendem a função
geral de uma estação de tratamento, como expresso na fala de G1: “eliminar as
impurezas, tornar a água própria para o nosso consumo”.
A terceira questão (Q3) indagou: “qual tipo de água você usa? Antes de usa-la
você faz algum tratamento? Justifique sua resposta”. Todos os grupos
responderam que bebiam água mineral e não faziam nenhum tratamento porque
esse tipo de água é próprio para o consumo humano. Para as outras atividades
domésticas utilizavam a água potável da torneira.
A quarta questão (Q4) indagou: “por que devemos evitar o desperdício de
água”? Essa questão objetivou verificar se os alunos tinham consciência da
necessidade de se preservar a água. As respostas dos grupos demostraram que
eles reconhecem a importância desse recurso para sobrevivência humana. Por
exemplo, G2: “A água é essencial para nossa sobrevivência, temos menos de 1%
de água doce para nosso consumo, essa quantidade é muito pequena por isso
devemos economizar”.
A última questão (Q5): “dê algumas sugestões para evitar o desperdício da
água”. Essa questão foi interessante porque gerou uma discussão entre os alunos,
cada um falando o que fazia para economizar água. Dentre as sugestões
apresentadas pelos grupos, destacamos: “Reutilizar a água da máquina de lavar
roupas para lavar calçadas e dar descarga no vaso sanitário, fechar a torneira
enquanto se escova os dentes, não demorar no banho, não lavar automóveis e
calçadas com água de torneira, utilizar água da chuva para limpeza”.
A resolução das questões permitiu observar o processo de aprendizagem dos
estudantes, analisando seus questionamentos e intervenções. Nesse processo de
interação por meio do diálogo, percebeu-se que houve apropriação de alguns
conteúdos abordados e demonstração de atitude preventiva sobre a escassez da
ACTIO, Curitiba, v. 4, n. 2, p. 169- 188, mai./ago. 2019.
água e de como o ser humano pode colaborar para minimizar esse problema
ambiental. Durante o desenvolvimento da atividade experimental, percebeu-se
que os alunos se sentiram motivados a pesquisar, dialogar e discutir ideias. Isto
pode indicar a contribuição de atividades experimentais associada à abordagem
de temas sociocientíficos, como é o caso da Água, para a emergência do papel
protagonista dos estudantes em sala de aula (MOREIRA; PEDRANCINI, 2016).
Em linhas gerais, percebeu-se a necessidade de um melhor entendimento
conceitual acerca do termo contaminação, potabilidade e especificidade de cada
etapa do tratamento de água. Todavia, a atividade experimental e a resolução das
questões possibilitaram o trabalho em grupo e o desenvolvimento de habilidades,
tais como: comunicação, cooperação, autonomia e respeito mútuo entre os alunos
no processo de aprendizagem (SOUZA; DOURADO, 2015). Além disso, nessa
atividade os alunos puderam desenvolver habilidades características do ensino por
investigação (elaboração de hipóteses, proposição de experimentos, elaboração
de conclusões e comunicação de resultados) segundo Suart (2008), Vieira (2012) e
Carvalho (2013), com a mediação da professora a partir de questionamentos feitos
no momento das aulas (CARVALHO, 2018).
ANÁLISE DAS RESPOSTAS FINAIS DOS ALUNOS AOS PROBLEMAS (P1 E P2)
A sistematização da sequência foi realizada com a reapresentação dos
problemas para uma nova resolução pelos estudantes, com o objetivo de
identificar se houve evolução nas suas respostas.
Sobre P1, 1º questionamento, nove alunos (90%) expressaram respostas
satisfatórias (RS), demonstrando compreender que a água recebida da torneira
ainda pode está imprópria para consumo humano. Por exemplo, o aluno A2
respondeu da seguinte forma: “Não, porque até chegar às nossas casas a água
passa por um longo caminho de canos e caixas d´água que podem estar sujos e
contaminar a água. Por isso devemos fazer outros tratamentos como filtrar e
ferver a água”. Um aluno (10%) não respondeu (NR).
Em relação ao 2º questionamento de P1, todos os alunos (100%)
apresentaram RS, afirmando que a aparência física não é suficiente para garantir a
potabilidade da água, pois esta ainda pode conter impurezas que não são vistas a
olho nu. Tais respostas refletem características macroscópicas e microscópicas da
água. A título de ilustração, o aluno A5 respondeu: “não, a água potável deve ser
incolor, inodora e insípida, ou seja, é preciso analisar cor, cheiro e sabor, porque
mesmo parecendo está limpa ainda pode conter bactérias presentes”.
No 1º questionamento de P2, a análise mostrou que 8 alunos (80%)
expressaram (RS), apresentando a compreensão de que não basta apenas proibir
de jogar lixo no rio, mas é necessário um tratamento de despoluição da água,
campanhas de conscientização da população e tratamento dos esgotos
descartados. Para ilustrar, o aluno A3 respondeu: “Faria uma limpeza no rio,
proibia de jogar lixo e faria um tratamento da água para que ela voltasse a ser
limpa”. Dois alunos (20%) expressaram (RI) como o aluno A8 que respondeu
“Incentivaria as pessoas a não jogar lixo no rio”.
Três alunos (30%) apresentaram RS para o 2º questionamento de P2,
considerando as propriedades da água. O aluno A2 respondeu: “Porque a água tem
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a capacidade de dissolver a maioria das substâncias, assim pode ficar contaminada
facilmente”. Seis alunos responderam que a água fica contaminada por causa da
falta de consciência da população, que joga lixo e esgotos no rio. O aluno A5
respondeu: “Porque a população não cuida do meio ambiente e joga lixos e
esgotos” (RI). Um aluno não respondeu esse questionamento (NR).
Quanto ao 3º questionamento do P2, todos os alunos expressaram RS,
afirmando que a poluição do rio se deve ao fato da população jogar lixos e esgotos.
O Aluno A2 respondeu: “Os lixos que as pessoas jogam e os esgotos das casas”.
Em linhas gerais, alguns alunos apresentaram respostas mais simplificadas
para alguns questionamentos. Entretanto, percebeu-se no decorrer do processo
de análise das atividades realizadas na sequência, que as respostas e justificativas
apresentadas pela maioria dos estudantes se mostraram mais embasadas no
conhecimento científico escolar. Dessa forma, pode-se inferir que as atividades
vivenciadas na sequência proporcionaram aos estudantes uma melhor
compreensão dos conteúdos químicos associados à temática da Água.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os resultados apontam que os alunos participaram da resolução de problemas
por meio de ações direcionadas à elaboração de hipóteses; planejamento de
experimento, discussão de ideias, comunicação de resultados e trabalho em grupo
e autonomia, o que converge com as características e elementos do ensino por
investigação citadas por Stuart (2008), Carvalho (2018) e Sasseron (2018). Houve
um aumento do percentual das respostas satisfatórias para a resolução dos
problemas, indicando uma maior aproximação do conhecimento assimilado pelo
aluno com o conhecimento científico escolar. Inferimos que este aumento está
relacionado às contribuições proporcionadas pelas atividades realizadas na
sequência de forma articulada.
A análise das ações e interações dos estudantes nas atividades vivenciadas na
sequência indicou a emergência das dimensões epistêmica e pedagógica no
processo de ensino e aprendizagem. A abordagem conceitual no contexto da
temática Água proporcionou a construção de sentidos e significados pelos alunos
no processo de assimilação dos conteúdos de Ciências, especificamente em
Matéria e suas Transformações, durante as ações realizadas nas a atividades da
sequência. Os alunos atuaram como protagonistas no processo de aprendizagem,
o professor e as atividades foram mediadores da construção do conhecimento em
sala de aula, o que converge com finalidades da abordagem de resolução de
problemas (CARVALHO, 2018).
A sequência sobre a temática Água propiciou a discussão e reflexão sobre a
conscientização e responsabilidade com relação à qualidade e uso da água,
contribuindo para a formação dos estudantes, a fim de que eles se tornem
cidadãos engajados no uso sustentável da Água.
Por fim, os resultados mostram que a Resolução de Problemas vinculada ao
ensino por investigação é uma abordagem didática eficiente, pois permite a
contextualização e o desenvolvimento de ações e habilidades voltadas para
realização de pequenas pesquisas no contexto escolar (SASSERON 2018;
CARVALHO, 2018).
ACTIO, Curitiba, v. 4, n. 2, p. 169- 188, mai./ago. 2019.
Problem solving in science teaching based on
an investigative approach
ABSTRACT
This work is part of a broader academic master's research, whose objective is to analyze the
potential of a didactic sequence on the theme Water elaborated based on the Problem
Solving approach in the context of Research Education. The research was conducted in a
9th grade elementary school class from a public school in São Caetano, Pernambuco, in the
discipline of Sciences. Data collection consisted of participant observation and student
productions in solving problems and activities performed during sequence development.
The data were analyzed based on the students' trajectory in the learning process and
elements present in the teaching by investigation. The results indicate that the activities
structured for the sequence provided the students with the process of knowledge search
and the development of skills, such as hypothesis elaboration, experiment planning,
discussion and communication of ideas, group work, autonomy and problem solving. . It is
also important to identify the epistemic and pedagogical dimensions of knowledge during
the actions developed by the students in the sequence activities. The approach of science
contents in the context of the theme Water provided the construction of chemical concepts
by the students, in a meaningful way, during the activities lived in the sequence.
KEYWORDS: Problem solving. Teaching by Investigation. Sciences. Elementary School II.
Water.
ACTIO, Curitiba, v. 4, n. 2, p. 169- 188, mai./ago. 2019.
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Recebido: 26 abr. 2019
Aprovado: 02 ago. 2019
DOI: 10.3895/actio.v4n2.9535
Como citar:
SILVA, E. T.; SÁ, R. A.; BATINGA, V. T. S. A resolução de problemas no ensino de Ciências baseada em uma
abordagem investigativa. ACTIO, Curitiba, v. 4, n. 2, p. 169-188, mai./ago. 2019. Disponível em:
<https://periodicos.utfpr.edu.br/actio>. Acesso em: XXX
Correspondência:
Elizete Terezinha da Silva
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