Uma abordagem IBSE promotora do desenvolvimento de competências investigativas dos alunos Gonçalo Nuno Carreira Pereira Gonçalo Nuno Carreira Universidade de Lisboa – Pereira Instituto de Escola Profissional de Ciências Geográficas, Lisboa Educação Helena deDeus Deus HelenaMoita Moita de EB2,3 Dom Manuel de Amadora Melo Agrupamento de Francisco Escolas Amadora Oeste, Lisboa, 12 de setembro de 2015 Vila Real, 11-12 novembro de 2016
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Contexto da prática profissional • As
experiências de aprendizagem fora da escola envolvem muitas características da aprendizagem formal, complementando-a, pois permitem a construção do conhecimento com significado pessoal, a realização de escolhas genuínas e de tarefas desafiadoras, o controlo sobre a aprendizagem e a colaboração com outros (Tal, 2013).
•É
neste contexto que se torna fundamental uma boa preparação das visitas de estudo, envolvendo uma visita de reconhecimento, para que o professor desenvolva situações de aprendizagem que tirem o máximo partido deste novo contexto no sentido de promover aprendizagens mais significativas (Galvão et al., 2006).
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Contexto da prática profissional • As
visitas de estudo constituem assim uma extensão das aulas formais de ciências, funcionando como um elemento integrador de conteúdos/aprendizagens, em alguns casos sendo um elemento motivacional para depois consolidar as aprendizagens em sala de aula, noutros casos uma forma de consolidação das aprendizagens anteriores.
• As
visitas de estudo devem ser sempre estruturadas em torno de aulas de preparação e consolidação das aprendizagens (Orion, 2001).
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Contexto da prática profissional • Para
que as experiências sejam efetivas devem ser planificadas, cuidadosamente implementadas e devem continuar a ser trabalhadas quando de volta à sala de aula (Dillon et al., 2006).
• Importa
também reforçar que a forma mais efetiva de ensinar os alunos acerca da Natureza da Ciência e acerca Investigação Científica é através de uma abordagem de ensino explícito e reflexivo (Lederman e Lederman, 2013).
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Contexto da prática profissional Finalidade do trabalho Desenvolver uma atividade, segundo a metodologia Inquiry-Based Science Education (IBSE), centrada numa visita de estudo ao Jardim Botânico da Universidade de Lisboa (JBUL), promotora da aprendizagem das Ciências Naturais.
Objetivos do trabalho - Desenvolver uma estratégia didática promotora de trabalho investigativo num museu de ciência. - Avaliar formativamente o impacto da estratégia nas aprendizagens dos alunos. - Refletir acerca da implementação de atividades investigativas 5 em meio escolar.
Contexto da prática profissional Enquadramento Curricular Disciplina: Ciências Naturais Domínio: Sustentabilidade na Terra Subdomínios: Ecossistemas e Gestão Sustentável dos Recursos
Competências investigativas Diagnosticar problemas Planificar investigações Analisar dados
Participantes da investigação 29 alunos de uma turma do 8.º ano de escolaridade Escola do concelho de Odivelas
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Relato da prática profissional •A
atividade foi planificada tendo por base o modelo teórico dos 5 E’s de Bybee (2002). Motivar
Ampliar
Avaliar
Explorar
Explicar 7
Relato da prática profissional Tabela - Estratégia didática da atividade
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Relato da prática profissional • As aulas de preparação englobaram duas fases de motivação. • Uma
primeira fase de motivação para a turma em relação ao tema aglutinador da atividade: “O Jardim Botânico como espaço privilegiado de aprendizagem fora da sala de aula”.
• Nesta
fase, a turma construiu um mapa de conceitos tendo por base as questões: “O que é um Jardim Botânico?” e “Qual a utilidade de um Jardim Botânico?” (motivar).
• Esta
aula foi também utilizada para introduzir a utilização do programa IHMC CmapTools para construir mapas de conceitos, decorrendo em articulação com a disciplina de TIC.
•A
construção deste mapa de conceitos permitiu diagnosticar as ideias iniciais da turma (avaliar), permitindo também despistar algumas conceções alternativas.
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Relato da prática profissional •A
segunda fase de motivação compreendeu a introdução de um tema para cada grupo através de Concept Cartoons (CC) (Naylor e Keogh, 2000) o que permitiu estimular cada grupo para a temática, focalizar e promover a discussão (motivar).
•A
cada um dos em seis grupos de alunos foram sorteados os temas seguintes: relações bióticas; adaptações a diferentes condições de humidade; adaptações das plantas carnívoras; as plantas enquanto recursos naturais; proteção da biodiversidade vegetal e ciclo de vida das borboletas. 10
Relato da prática profissional
Concept Cartoon de motivação para o grupo que estudou as adaptações a diferentes condições de humidade
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Relato da prática profissional •A
partir da análise do respetivo CC os grupos identificaram o seu problema e iniciaram o desenvolvimento da primeira versão do mapa de conceitos do grupo (explorar).
• Este
mapa de conceitos permitiu também diagnosticar os conhecimentos dos alunos acerca da temática respetiva.
• Através
de uma tabela de verificação avaliou-se a definição do problema da investigação a desenvolver na visita ao Jardim Botânico (avaliar). 12
Relato da prática profissional Tabela - Tabela de verificação para avaliar a definição do problema da investigação
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Relato da prática profissional • Na
aula seguinte os alunos terminaram estas tarefas e iniciaram a planificação da recolha de dados (explorar). Aos alunos foram fornecidas as listas de espécies de seres vivos a estudar e o mapa do Jardim Botânico com a localização das respetivas espécies. Através de uma rúbrica avaliou-se a planificação da investigação (avaliar).
• Na visita de estudo ao Jardim Botânico foi realizada a recolha
de dados de acordo com a planificação. Os alunos fizeram registos das observações (explorar). O trabalho desenvolvido no Jardim Botânico foi avaliado através da redação de algumas notas de campo (avaliar). 14
Relato da prática profissional Tabela - Rúbrica para avaliar a planificação da investigação
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Relato da prática profissional • Nas
aulas de consolidação, os alunos fizeram a análise e discussão dos resultados (explorar), autonomamente, apresentando depois as suas conclusões devidamente fundamentadas (explicar).
• As
questões não respondidas através da recolha de dados foram resolvidas com pesquisas bibliográficas (ampliar).
• Nesta
fase os alunos foram apoiados através da plataforma moodle e através do correio eletrónico. Deste modo, foi fornecido feedback acerca da apresentação no sentido de a poderem melhorar – avaliação formativa (avaliar).
• Numa
aula presencial, os alunos comunicaram o trabalho investigativo desenvolvido à turma.
•A
análise e o tratamento dos dados expostos na apresentação PowerPoint foi realizada através de uma rúbrica. 16
Relato da prática profissional Tabela - Rúbrica para avaliar a análise e o tratamento de dados recolhidos na investigação
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Relato da prática profissional • Nas
orientações para o desenvolvimento da apresentação Powerpoint foi pedido aos alunos que fizessem uma síntese de todas as fases do trabalho investigativo desenvolvido para estimular a reflexão em relação à investigação em causa, tendo por isso sido reaplicados os respetivos instrumentos de avaliação para verificar se ocorreu evolução ao longo do processo investigativo (avaliar).
• Noutra
aula de consolidação a turma completou o mapa conceptual acerca do Jardim Botânico integrando os diferentes contributos do trabalho desenvolvido pelos grupos (avaliar).
• Finalmente,
os alunos realizaram uma reflexão em relação à atividade, tendo sido realizada uma análise de conteúdo da mesma (avaliar). 18
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Na
fase de motivação, os alunos mostraram muito interesse na utilização dos CC como elementos desencadeadores da formulação de problemas abertos e resolúveis nas condições existentes. Nesta competência, apenas um grupo formulou um problema pouco abrangente.
•A
construção do mapa de conceitos inicial permitiu compreender as ideias prévias dos alunos e o final funcionou como um elemento estruturador, integrador e de síntese dos dados e da respetiva análise. 19
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional
Mapa conceptual inicial do grupo 4 que estudou as adaptações a diferentes condições de humidade
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Discussão e avaliação da implementação da prática profissional
Mapa conceptual final do grupo 4 que estudou as adaptações a diferentes condições de humidade
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Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Os
grupos que apresentaram o mapa conceptual final mais complexo foram aqueles que fizeram uma análise e discussão dos resultados mais aprofundada e estruturada.
•A
avaliação dos mapas conceptuais pré e pós-visita de cada grupo realizou-se com base numa análise quantitativa, verificando-se um aumento dos números de conceitos, de ligações corretas, de ligações cruzadas, de preposições corretas e de níveis hierárquicos.
• Verificou-se
ainda que o número de ligações cruzadas apresentado foi reduzido e que o grupo 1 apresentou o mapa de conceitos pós igual ao pré, mesmo após ter recebido o feedback formativo. 22
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional
Resultados da aplicação da grelha de análise quantitativa dos mapas de conceitos 23
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional •A
fase de planificação permitiu aos alunos refletir sobre o trabalho que iriam realizar, possibilitando uma maior autonomia no JBUL.
• Os
grupos identificaram os materiais necessários à investigação, incluindo materiais de escrita e máquinas fotográficas.
• Relativamente
aos métodos de registo de dados, houve quatro grupos que não os explicitaram na planificação inicial, tendo-os explicitado na comunicação da sua investigação.
• No
que diz respeito à seleção dos dados a recolher para responder ao problema, vários grupos não os explicitaram nem inicialmente, nem na apresentação final. 24
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Durante
a visita, os alunos tiraram apontamentos e fotografias das plantas e dos placares informativos.
• Alguns
grupos não selecionaram a informação de acordo com o problema definido.
• Os
alunos mostraram-se bastante empenhados e motivados na realização deste trabalho.
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Discussão e avaliação da implementação da prática profissional •A
organização, tratamento e análise descritiva dos dados realizaram-se de forma adequada por todos os grupos.
•A
apresentação da investigação foi preparada pelos alunos, fora da sala de aula e os grupos entregaram as primeiras versões das apresentações via correio eletrónico.
• Nestas foram detetados aspetos a melhorar, nomeadamente
o incumprimento das instruções previamente fornecidas. • Um
grupo apresentou os resultados sem selecionar os dados recolhidos de acordo com a problemática.
• Neste
feedback foram fornecidas sugestões e os alunos melhoraram diversos aspetos da apresentação das suas 26 investigações.
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Muito
embora os trabalhos apresentados tenham sido muito ricos, considera-se que a discussão dos resultados foi limitada.
• Para
tal pode ter contribuído a falta de competências de argumentação de alguns alunos da turma, já detetado na aplicação de outras atividades.
• Noutra aula de consolidação, a turma no seu todo completou o mapa
conceptual final acerca do Jardim Botânico o que permitiu a integração do conjunto de trabalhos realizados ao longo da atividade. • Neste
mapa conceptual foram, novamente, focadas as principais fases do trabalho investigativo e foram introduzidos outras funções de um Jardim Botânico a que os alunos não tiveram acesso durante a visita, como por exemplo o herbário e o banco de sementes. 27
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional
Mapa de conceitos inicial em IHMC CmapTools na aula de TIC tendo por base as questões: • O que é um Jardim Botânico? 28 • Qual a utilidade de um Jardim Botânico?
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional
Mapa de conceitos final em IHMC CmapTools na aula de TIC tendo por base as questões: • O que é um Jardim Botânico? 29 • Qual a utilidade de um Jardim Botânico?
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Para
concluir a aplicação desta atividade foi pedido aos alunos que realizassem uma reflexão individual na qual os alunos tiveram como base as questões seguintes: • “O que é um Jardim Botânico e para que serve?”; • “O
que aprendeste relativamente ao tema que investigaste?”; • “Identifica as fases do trabalho investigativo que realizaste.”; • “O que gostaste mais/menos na atividade?”. • As
reflexões dos alunos foram alvo de uma análise de conteúdo. 30
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Relativamente
à questão, “O que é um Jardim Botânico e para que serve?”, 21 alunos identificaram o jardim botânico como um espaço com plantas, mas alguns alunos também falaram de animais incluindo as borboletas.
• Os
alunos também identificaram os espaços existentes no jardim botânico. 5 alunos referiram a estufa, 4 o borboletário e 3 o laboratório.
• 19
alunos identificaram o jardim botânico como um espaço para aprender/estudar e 18 como um local para promover a preservação das espécies.
• Alguns
alunos ainda referiram outras atividades que se podem fazer no jardim botânico, a referir: investigar; observar; visitar; plantar plantas; espaço de lazer e espaço de cultura. 31
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • No
que se refere à questão, “O que aprendeste relativamente ao tema que investigaste?”: • 20 alunos identificaram o tema de trabalho;
• 17
alunos enumeraram aprendizagens realizadas;
• 15
um
conjunto
alunos fizeram generalização aprendizagens acerca do tema;
de das
•5
alunos apresentaram exemplos relativamente às espécies que investigaram.
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Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • No
que concerne à questão, “Identifica as fases do trabalho investigativo que realizaste.”, as fases identificadas pelos alunos foram: • identificação do problema, por 16 alunos;
• planificação da recolha de dados, por 12 alunos; • recolha de dados, por 28 alunos; • organização e tratamento dos dados, por 13 alunos;
• análise e discussão dos resultados, por 14 alunos; • resposta ao problema, por 15 alunos; • comunicação, por 8 alunos. 33
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Destaca-se
ainda que apesar dos alunos terem refletido várias vezes acerca das fases do trabalho investigativo que realizaram, apenas 10 alunos conseguiram realizar uma descrição detalhada dessas fases, 11 alunos descrevem-nas de forma parcial e 7 alunos descrevem menos de três fases do trabalho investigativo.
• Esta
tinha sido uma dificuldade identificada anteriormente. Os alunos têm dificuldade em compreender questões da natureza da ciência e desvalorizam o conhecimento científico epistemológico, quando comparado com o conhecimento científico declarativo e processual, apesar da sua valorização contínua ao longo do ano letivo, seja em atividades de aprendizagem seja em testes de avaliação. 34
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Na
questão, “O que gostaste mais na atividade?”, houve uma grande dispersão das respostas.
• Das
respostas dos alunos evidenciam-se as novas aprendizagens acerca das plantas, referido por 7 alunos e procurar as plantas com um mapa, mencionado por 4 alunos.
• Os
alunos parecem ter gostado de realizar a pesquisa no jardim botânico de forma autónoma, tendo dois alunos referido que sentiram a experiência como uma espécie de aventura.
• Uma
aluna fez a alusão à semelhança do trabalho desenvolvido com o dos cientistas. 35
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional Apresentam-se a seguir a resposta de dois alunos a título exemplificativo. “O que mais gostei foi de encontrar as plantas através do mapa sozinha com as minhas colegas e tirar fotografias às plantas.” “O que mais gostei foi quando fomos para a rua e fomos à procura das plantas, porque parecíamos verdadeiros cientistas, ainda por cima à chuva.”
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Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Relativamente
à questão “O que gostaste menos na atividade?” •8
alunos referiram que o gostaram menos foi o facto de estar a chover;
• 6 alunos mencionaram não ter nada a apontar; •4
alunos identificaram a realização do mapa de conceitos;
•4
alunos indicaram o processamento/organização de dados. 37
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Em
conclusão, o desenvolvimento de atividades que promovam uma aprendizagem ativa pode permitir o desenvolvimento de um leque mais alargado de competências investigativas, a referir: • diagnosticar problemas; • planificar e desenvolver investigações; • analisar dados; • pesquisar informação; • comunicar; • trabalhar em grupo. 38
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Tendo
em consideração a experiência adquirida com a implementação desta atividade investigativa, recomenda-se que os alunos desenvolvam competências investigativas noutros contextos (realização de atividades experimentais e de tomadas de decisão, etc.).
• Em
particular, a qualidade da planificação da investigação a realizar no JBUL é crucial, facilitando o trabalho autónomo dos alunos que, devido à dimensão do local, ficam com acesso limitado às orientações do professor. 39
Discussão e avaliação da implementação da prática profissional • Considera-se
fundamental uma cuidadosa preparação prévia pelo professor e um acompanhamento das atividades com feedback constante, de modo a assumir um papel tutorial, monitorizando e questionando os alunos durante o seu trabalho investigativo.
•O
feedback formativo fornecido orienta para a melhoria e evolução das aprendizagens incentivando o envolvimento, a autonomia e criatividade no processo de aprendizagem do aluno (Harlen, 2007).
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Referências •
Bybee, R. (2002). Scientific inquiry, student learning, and the science curriculum. In R. Bybee (Ed.). Learning Science and the Science of Learning (25-35). Arlington: NSTA Press.
•
Dillon, J.; Rickinson, M.; Teamey, K.; Morris, M.; Choi, M. Y; Sanders, D. & Benefield, P. (2006). The value of outdoor learning: evidence from research in the UK and elsewhere. School Science Review, 87(320), 107-111.
•
Galvão, C., Reis, P., Freire, A., Oliveira, T. (2006). Avaliação de competências em ciências: Sugestões para professores dos ensinos Básicos e Secundário. Porto: Asa.
•
Harlen, W. (2007). Assessment of learning. London: Sage.
•
Lederman, N. & Lederman, J. (2013). Nature of scientific knowledge and scientific inquiry: Building instructional capacity through professional development. In Fraser, B., Tobin, K., & McRobbie, C. (Ed.). Second international handbook of science education. Dordrecht: Springer, 335359.
•
Naylor, S. & Keogh, B. (2000). Concept cartoons in science education. Cheschire: Millgate House.
•
Orion, N. (2001). A educação em ciências da terra. Da teoria à prática – implementação de novas estratégias de ensino em diferentes ambientes de aprendizagem. In Marques, L. & Praia, J. (Coord.) Geociências nos currículos dos ensinos básico e secundário. Aveiro: Universidade de Aveiro.
•
Tal, T. (2013). Out-of-School: Learning Experiences, Teaching and Students’ Learning. In Fraser, B.; Tobin, K. & McRobbie, C. (Ed.). Second international handbook of science education (11091122). Dordrecht: Springer. 41
Uma abordagem IBSE promotora do desenvolvimento de competências investigativas dos alunos Gonçalo Nuno Carreira Pereira
Helena Moita de Deus
Escola Profissional de Ciências Geográficas Lisboa
Agrupamento de Escolas Amadora Oeste Amadora
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Vila Real, 11-12 novembro de 2016
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